Вода реагує як будь-яка інша сполука на зміну температури, але аномалія виникає у вузькому діапазоні навколо точки плавлення, і це зміна має велике значення. Коли ви нагріваєте лід, молекули набирають кінетичну енергію, і лід розширюється, поки він не розтане. Але як тільки весь лід перетворюється на воду і температура знову починає підвищуватися, розширення припиняється. Від 32 до 40 градусів за Фаренгейтом (0 і 4 градуси Цельсія) тала вода насправді стискається в міру підвищення температури. Понад 40 F (4 C) він знову починає розширюватися. Це явище робить лід менш щільним, ніж вода навколо нього, і саме тому лід плаває.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Лід розширюється з фіксованою швидкістю, рідка вода розширюється з прискоренням зі збільшенням температури, а пара знову розширюється з фіксованою швидкістю. Між температурами від 32 F (0 C) до 40 F (4 C) рідка вода насправді стискається із збільшенням температури.
Розширення льоду, води та пари
Як тверде тіло лід може розширюватися лише лінійно, а це означає, що довжина і ширина кубика льоду можуть змінюватися. Коефіцієнт лінійного розширення льоду, який вимірює часткову зміну довжини та ширини на градус Кельвіна, є постійною 50 х 10
-6÷ К. Це означає, що лід розширюється в рівномірній кількості з кожним градусом тепла, який ви додаєте до нього.Коли лід стає рідкою водою, він більше не має фіксованих лінійних розмірів, але має об’єм. Вчені використовують інший тепловий коефіцієнт - коефіцієнт об'ємного розширення - для вимірювання реакції рідкої води на температуру. Цей коефіцієнт, який вимірює дробові зміни обсягу на градус Кельвіна, не є фіксованим. Він збільшується з підвищенням температури, поки вода не почне кипіти. Іншими словами, рідка вода розширюється зі збільшенням швидкості в міру підвищення температури.
Коли вода перетворюється на пару, вона розширюється відповідно до закону ідеального газу: PV = nRT. Якщо тиск (P) і кількість молей пари (n) підтримуються постійними, обсяг пари (V) лінійно зростає із збільшенням температури (T). У цьому рівнянні R є константою, яка називається ідеальною газовою константою.
Вирішальна аномалія
При температурі плавлення вода виявляє характерні властивості, яких не має жодна інша сполука. Замість того, щоб продовжувати розширюватися в рідкому стані, він стискається, і його щільність зростає, поки не досягне максимуму при 40 F (4 С). Від точки плавлення до цієї критичної точки коефіцієнт розширення від’ємний, а в точці максимальної щільності коефіцієнт розширення дорівнює 0. Якщо температура продовжує зростати, коефіцієнт розширення знову стає позитивним.
Якщо повернути градієнт температури і охолодити воду до точки замерзання, вона починає розширюватися при 40 F (4 С) і продовжує розширюватися до замерзання. Ось чому в морозну погоду лопнуть водопровідні труби, і тому ніколи не слід класти скляну пляшку, повну води, у морозильну камеру.
