为什么水从上到下冻结？它实质上是一种物质的原子和分子紧密堆积的量度，温度下降会导致化合物的体积减小。
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我们喝的水 ， 我们在里面游泳 ， 因为水很常见 ， 我们很多人都没有注意到它与其他物质相比有多奇怪 。 当我们在温暖的月份将一两块冰块放入我们的饮料中时 ， 我们会毫不犹豫地看着它在玻璃杯中漂浮在液体上方 。 但是为什么冰会这样做 ， 更重要的是 ， 当大多数其他物质从下往上冻结时 ， 为什么水会从顶部到底部冻结？
【为什么水从上到下冻结？它实质上是一种物质的原子和分子紧密堆积的量度，温度下降会导致化合物的体积减小。】水从顶部向下冻结 ， 这使得冰浮起 ， 因为在温度下降时水的密度如何表现出奇怪的怪癖 。 密度是物质的单位体积的质量; 它实质上是一种物质的原子和分子紧密堆积的量度 。 对于大多数化合物而言 ， 温度下降会导致化合物的体积减小 ， 同时其密度会增加 ， 原子和分子会更紧密地堆积在一起 。 例如 ， 一个暖空气口袋因为它比周围较冷的空气密度小而上升和膨胀 。
相反 ， 一个凉爽的空气袋下降和收缩 ， 随着它下降变得稍微厚一些和密集 。 水的行为类似 ， 但只能达到一定的温度 。 冷却水的密度会增加 ， 直到水的温度达到4°C 。 如果水继续冷却 ， 其密度将再次开始增加 ， 水现在处于固态将膨胀 。 正是水的这种特性使冰能够楔入人行道和岩石中的开放裂缝 ， 并使罐装和软饮料瓶在冰箱中爆炸 。
在4℃时 ， 水仍然是液体形式 。 在湖泊和河流中 ， 这些水将在地表冷却 ， 变得更密集 ， 并且下降 。 当水接近其凝固点0°C时 ， 它将变得不如周围的水密集 ， 并且它将上升到水柱的顶部 。 如果水反而从湖泊或河流的底部冻结到顶部 ， 将会产生深远的生态后果 。 浅湖会冻结固体; 除非生活在那里的植物 ， 动物和其他生物有某种适应性以防止它们的组织冻结 ， 否则它们会死亡 。 在较大的湖泊中 ， 一层冰和雪泥会使上面的水冷却 ， 可能会减缓新陈代谢和在湖泊液体上游存活的生物的生长速度 。 在这种情况下 ， 地球会看起来非常不同; 这个星球的极地几乎没有生命 ， 每年中纬度的植物 ， 动物和其他生物都会面临冰冻固体栖息地无法获得的液态水的前景 。
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