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凍的密度比水小的原因

凍的密度之所以比水小,主要是因為水在凝固成冰時,其分子間的相互作用力和氫鍵結構導致了凍的分子結構比水更為鬆散。以下是具體原因:

液態水中的水分子可以自由移動,通過氫鍵相互連線,形成較為緊密的排列。

當水轉變為固態(冰)時,水分子間的氫鍵變得更加穩定,導致每個水分子都被四個相鄰的水分子所包圍,形成一個四面體的結構。這種結構使得凍的分子間平均距離大於液態水的分子間距,從而導致了凍的密度低於水。

當水轉變為冰時,其體積膨脹,進一步降低了密度。

因此,同樣質量的水在結冰後體積變大,而根據密度等於質量除以體積的公式可知,當體積變大而質量不變時,密度就會降低,這就是為什麼冰山能夠浮在水面上的原因。