水有三種形態(tài)：及固態(tài)、液態(tài)、和氣態(tài)。
這三種水的形態(tài)取決于水的氣溫變化。體溫過高抵達(dá)冰點(diǎn)產(chǎn)生固態(tài)。體溫過高達(dá)到沸點(diǎn)產(chǎn)生氣態(tài)。節(jié)余冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間氣溫的水為液態(tài)。
這三種水的形態(tài)，以氣態(tài)密度最小，液態(tài)密度最大，固態(tài)冰密度居中而定。氣態(tài)這個不用過多解釋，固態(tài)我們也可以通過冰的懸浮得到定論。
這是因?yàn)槲镔|(zhì)分子的運(yùn)動導(dǎo)致，分子的運(yùn)動越快說明氣溫越高。所謂熱脹冷縮。同質(zhì)量陰道積不一樣，密度也就不一樣。
這么，水在液態(tài)下，我們以水能保持液體最低形態(tài)的氣溫也就是冰點(diǎn)來說，這個時侯水的密度是最大嗎？
雖然不然，研究發(fā)覺，4℃時水才是密度最大的時侯。為什么會這樣？我們先來了解水底一種獨(dú)特的互相斥力――氫鍵。
哪些是電負(fù)性？
官能團(tuán)是一種分子與分子之間的特殊斥力。
例如水，水底的氫原子和一種官能團(tuán)大的原子以共價鍵（一種穩(wěn)定機(jī)構(gòu)）結(jié)合。結(jié)合后假定為A。當(dāng)A緊靠另一種化合價同樣大，直徑小的原子（假定B）后。這么AB之間還會形成互相作用，這就是所謂官能團(tuán)。
官能團(tuán)的多少和有無對于物質(zhì)本身的性質(zhì)有很大影響。你例如從密度，溶化性，黏性之類都有很大的區(qū)別。
官能團(tuán)通常在物質(zhì)液態(tài)時生成。官能團(tuán)的存在和濕度分子之間的運(yùn)動速度密不可分。
液態(tài)水時，電負(fù)性生成。當(dāng)體溫下降，水份子的運(yùn)動速度推進(jìn)時，這個時侯水本身就難以生成絡(luò)合物，原先存在的電負(fù)性也會被破壞。
而氣溫偏低，水份子運(yùn)動速度增長時，這個時分子運(yùn)動根本破壞不了絡(luò)合物，這個時侯官能團(tuán)開始發(fā)揮它的作用。它把水份子結(jié)上去產(chǎn)生有規(guī)則的空間結(jié)構(gòu)。在一個晶格中，四個氫原子在正多面體的頂點(diǎn)上，一個氧原子坐落多面體的中心。
這些情況下也就是抵達(dá)冰點(diǎn)結(jié)冰了。因?yàn)楣倌軋F(tuán)作用產(chǎn)生的這些晶體結(jié)構(gòu)使分子之間間隙變大，致使冰的容積比水大，密度也就變低。
官能團(tuán)作用下的晶體結(jié)構(gòu)，不用零度就早已開始。
在構(gòu)象的作用下，水份子要產(chǎn)生這些結(jié)構(gòu)，上面我早已說了，首先一個就是要在高溫狀態(tài)，分子運(yùn)動的速度小，保證官能團(tuán)不被分子運(yùn)動破壞的情況下。
但這個體溫并不須要零度。依據(jù)研究表明，當(dāng)氣溫高于4度的時侯，雖然官能團(tuán)早已開始發(fā)揮它的作用，水底就早已開始產(chǎn)生冰晶格了。
這兒好多同學(xué)會說，我觀察水在4℃的時侯水的密度如何計算水的密度如何計算，水始終是液態(tài)狀，并沒有結(jié)冰現(xiàn)象發(fā)生啊。
雖然冰晶確實(shí)早已形成了，結(jié)冰是液態(tài)水的完全固態(tài)化，這些情況只是還沒有達(dá)到所有液體都結(jié)冰的情況，我們?nèi)庋凼请y以見到的。利用于顯微鏡，你都會發(fā)覺，底泥之中雖然早已參雜了好多冰晶了。
因?yàn)楸У拇嬖凇屨嫉啄嗟囊欢臻g。所以這個時侯水的密度反倒變大了。
4攝氏度時，正好是一個分水嶺。這個氣溫是水保持完全液態(tài)狀時最低氣溫，其實(shí)密度也是最大的。