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なぜ水は0°C未満の温度で膨張するのですか?
訪問者 (27.71.*.*)[ベトナム語 ]
カテゴリ :[科学][その他]
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[訪問者 (58.214.*.*)]回答 [中国の ]
時間 :2020-08-03
これが水の逆膨張現象
4°Cでの水の最大密度は、水分子間の水素結合の特殊な構造によって決まります。 氷は四面体の結晶構造を持っています。この四面体は水素結合によって形成されます。開いた緩和構造です。5つの水分子がすべての四面体の体積を占めることができないため、氷の水素結合がこれらの四面体を保持します。 接続して全体になります。 水素結合によって形成されたこの方向性のある整然とした配置は、空間利用率が小さく、約34%を占めるため、氷の密度は小さくなります。
氷が溶けると、多数の水素結合が分解され、全体が四面体グループと散発的な小さな「水分子グループ」(つまり、水素結合の会合によって形成されるいくつかの関連分子)に形成されるため、液体の水はもはや氷のようではありません。 それは完全に秩序だった配列ですが、ある程度の無秩序な配列があります。つまり、水分子間の距離は氷のように一定ではなく、H2O分子は1つの四面体結晶から別の結晶に移動できます。 このようにして、分子間の空間が減少し、密度が増加します。
温度が上昇すると、水分子の四面体グループが継続的に破壊され、分子の無秩序な配列が増加し、密度が増加します。 しかし同時に、分子間の熱運動も分子間の距離を増やし、密度を減らします。 これら2つの相反する要素は4°Cで平衡に達するため、水の密度は4°Cで最大になります。 4℃以降、分子の熱運動により分子間の距離が広がり、水の密度が再び減少し始めます。
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