Voda se kot katera koli druga spojina odziva na spreminjajoče se temperature, vendar se v ozkem območju okoli tališča pojavi anomalija in velika sprememba je velika. Ko segrejete led, molekule pridobijo kinetično energijo in led se širi, dokler se ne stopi. Ko pa se ves led spremeni v vodo in temperatura začne spet naraščati, se širitev ustavi. Med 32 in 40 stopinjami Fahrenheita (0 in 4 stopinje Celzija) se stopljena voda dejansko krči, ko temperatura narašča. Nad 40 F (4 C) se spet začne širiti. Ta pojav naredi led manj gost kot voda okoli njega, kar je razlog, zakaj led plava.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Led se širi s fiksno hitrostjo, tekoča voda se širi s pospešeno hitrostjo z naraščanjem temperature in para se spet širi s fiksno hitrostjo. Med temperaturami od 32 F (0 C) do 40 F (4 C) se tekoča voda dejansko krči z naraščajočo temperaturo.
Širjenje ledu, vode in pare
Kot trdna snov se lahko led širi le linearno, kar pomeni, da se lahko spreminjata dolžina in širina ledene kocke. Koeficient linearnega raztezanja ledu, ki meri delno spremembo dolžine in širine na stopinjo Kelvina, je konstanta 50 x 10
-6÷ K. To pomeni, da se led enakomerno širi z vsako stopnjo toplote, ki mu ga dodate.Ko led postane tekoča voda, nima več fiksnih linearnih dimenzij, ima pa prostornino. Znanstveniki uporabljajo drugačen toplotni koeficient - koeficient volumskega raztezanja - za merjenje odziva tekoče vode na temperaturo. Ta koeficient, ki meri delne spremembe prostornine na stopinjo Kelvina, ni določen. Z naraščajočo temperaturo narašča, dokler voda ne začne vreti. Z drugimi besedami, tekoča voda se povečuje s povečevanjem temperature.
Ko se voda spremeni v paro, se razširi v skladu z zakonom o idealnem plinu: PV = nRT. Če se tlak (P) in število molov hlapov (n) ohranjata nespremenjena, se količina pare (V) linearno povečuje s temperaturo (T). V tej enačbi je R konstanta, imenovana idealna plinska konstanta.
Ključna nepravilnost
Na tališču ima voda značilnost, ki si je ne deli nobena druga spojina. Namesto da bi se v tekočem stanju še naprej širil, se skrči in njegova gostota narašča, dokler ne doseže maksimuma pri 40 F (4 C). Od tališča do te kritične točke je koeficient raztezanja negativen, na točki največje gostote pa je koeficient raztezanja 0. Če temperatura še naprej narašča, postane koeficient raztezanja spet pozitiven.
Če temperaturni gradient in hladno vodo obrnete na ledišče, se ta začne širiti pri 4 F (40 F) in se še naprej širi, dokler ne zmrzne. To je razlog, da vodne cevi počijo v ledenem vremenu in zakaj v zamrzovalnik nikoli ne dajte steklenice, polne vode.