Почему у воды существует отрицательный коэффициент линейного расширения при замерзании?

Вода обладает отрицательным коэффициентом теплового расширения в интервале температур от 0 °C до 4 °C. www.techinsider.ru elementy.ru Это связано с изменением длины водородных связей между молекулами воды. www.techinsider.ru

В жидком состоянии молекулы объединяются в небольшие кластеры, обычно по пять штук. www.techinsider.ru С ростом температуры длина водородных связей увеличивается, что приводит к расширению объёма вещества. www.techinsider.ru Однако в указанном диапазоне размер кластеров уменьшается: они состоят не из пяти, а из трёх частиц. www.techinsider.ru В результате размер отдельных элементов системы сокращается, и они плотнее прилегают друг к другу. www.techinsider.ru

Кроме того, при замерзании молекулы воды выстраиваются в кристаллическую структуру, которая менее плотная. new-science.ru Поскольку между отдельными молекулами в структуре есть промежутки, общий объём увеличивается, и вода «расширяется». new-science.ru