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水在攝氏多少度時(shí)密度最大
試題：
水在攝氏多少度時(shí)密度最大（）
A、零下10度
B、0度
C、4度
D、10度
答案：C
解析：
一切物質(zhì)受熱時(shí)都增大自己的體積，即熱脹冷縮，同時(shí)減小密度。水也具有這種性質(zhì)，但是在0℃和4℃之間例外，此時(shí)隨著溫度的升高，水的體積并不是增加，而是縮小。4℃時(shí)水的密度最大。因此，水的體積和溫度之間的關(guān)系不是直線關(guān)系，而是曲線關(guān)系，這和大多數(shù)物質(zhì)不一樣。
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水在攝氏4度時(shí)密度最大之謎
300多年前，人類就已明白水在攝氏4度時(shí)密度最大這一現(xiàn)象。雖然這一現(xiàn)象僅僅是由于水的分子結(jié)構(gòu)造成的，但對(duì)于水的這種特性，人們至今仍不能作出科學(xué)的解釋。
絕大多數(shù)的物質(zhì)的熱膨脹和收縮，溫度越低，體積越小，密度越大的現(xiàn)象。水在4℃時(shí)的體積最小，最大密度，1KG·M？3（為1g·厘米3。協(xié)會(huì)來(lái)解釋這一現(xiàn)象也能夠是水，接近水的沸點(diǎn)，主要是簡(jiǎn)單的分子狀態(tài)存在時(shí)，一方面，由于在冷卻到較低的溫度下，分子的熱運(yùn)動(dòng)減少，從而使水分子之間的距離，另一方面，由于溫度的降低，增加的關(guān)聯(lián)程度的水（H2O）2的HASE增加分子的分子更緊密地排列，這兩個(gè)因素的密度增加水，將溫度降低到4.0°C時(shí)（嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，是3.98°C），水的最大密度，最小的體積，當(dāng)溫度繼續(xù)降低，出現(xiàn)（H2O）3和具有下式結(jié)構(gòu)冰較大的締合分子，它們的結(jié)構(gòu)是相對(duì)寬松，4°C或以下，水的密度隨著溫度的降低，相反，成交量增加至冰點(diǎn)，所有的分子合成一個(gè)巨大的協(xié)會(huì)，該協(xié)會(huì)分子與水的性質(zhì)具有重要好處的水生動(dòng)植物的生存有較大的差距的冬季，冰凍的河流，湖泊，河流的時(shí)候，因?yàn)楸人p（0°C時(shí)，冰的密度為0.9168克厘米3，水的密度是0.9999克·厘米3，它浮在水面上，下面的冷卻水層不容易，有利于水生動(dòng)植物的生存。
日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)物質(zhì)研究所研究員三島修和鈴木芳治透過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在低溫條件下兩種非晶態(tài)冰之間存在不連續(xù)性轉(zhuǎn)移。在低溫狀況下，低密度水和高密度水呈完全不同的形態(tài)。這項(xiàng)研究不僅僅首次解釋了水在攝氏4度時(shí)密度最大的現(xiàn)象，而且在生態(tài)系統(tǒng)、水溶液系統(tǒng)等與水有關(guān)的領(lǐng)域有廣泛的研究與應(yīng)用價(jià)值。該成果發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。
日本科學(xué)家的這項(xiàng)研究，觀察了高密度非晶態(tài)冰（HDA）向低密度非晶態(tài)冰（LDA）變化的過(guò)程。發(fā)現(xiàn)HDA在零下158攝氏度以下時(shí)整體均一膨脹，在零下158攝氏度時(shí)隨著不均一的體積變化迅速向LDA轉(zhuǎn)移。在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，出現(xiàn)兩種成分共存狀態(tài)，隨著時(shí)間推移，HDA和LDA逐漸分離。研究證實(shí)，低溫下兩種水之間的轉(zhuǎn)移是不連續(xù)的。
多年來(lái)，科學(xué)家透過(guò)理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)，一向在進(jìn)行水的非晶態(tài)多樣性研究。水通常在攝氏零度時(shí)結(jié)冰。但水在攝氏零度以下時(shí)也可持續(xù)液體狀態(tài)，稱作過(guò)冷卻水。當(dāng)過(guò)冷卻水到達(dá)臨界點(diǎn)以下時(shí)就會(huì)分離出兩種狀態(tài)，既低密度水和高密度水。與此相對(duì)應(yīng)，也存在低密度和高密度兩種非晶態(tài)冰。由于水在低溫時(shí)易于結(jié)冰，也由于沒(méi)有非晶態(tài)冰之間互相轉(zhuǎn)移的現(xiàn)存理論，水的非晶態(tài)多樣性學(xué)說(shuō)存在很多爭(zhēng)論。其中之一就是兩種密度的非晶態(tài)水是否會(huì)發(fā)生連續(xù)轉(zhuǎn)移。
科學(xué)家認(rèn)為，這項(xiàng)研究成果是揭開(kāi)水領(lǐng)域各種問(wèn)題的重大突破，將對(duì)今后過(guò)冷卻水等研究產(chǎn)生重大影響，同時(shí)將帶動(dòng)對(duì)同溫層中的云的研究及在冰點(diǎn)下活動(dòng)的動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)存在的過(guò)冷卻水的研究。如果今后能夠控制這兩種水的臨界點(diǎn)，就能夠自由控制水的結(jié)晶，對(duì)人類控制地球環(huán)境和開(kāi)發(fā)生物冷卻保存技術(shù)極有價(jià)值。
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