为什么水在4℃ 时密度最大

水是最常见的物质。动植物的生存依赖于沸水，这是生命的源泉。人们把水的冰点作为记录温度的零点，把水的沸点设定为100℃，即水的相变点作为所有天然物质的温度标尺。

人们知道水是由一个氧原子和两个氢原子组成的。为什么一定是这样的组合？H2O在水中的价电子数之和(1+1+6=8)表明自然元素的周期定律是8，均匀分布在球面上的能量是8。因此，化合物的稳定组合是使价电子之和达到8或自然界所喜爱的8的整数倍，如二氧化碳CO2(4+6+6)、盐、氧化钙等。

氧和氢的结合充满了活力。最初，氢和氧具有极高的价电子率和高能量。当结合在一起时，它们会剧烈燃烧，释放出大量能量。氢和氧结合在一起，以较低的能量达到稳定状态，价电子率已经是最低的，就像碳燃烧成二氧化碳一样，二氧化碳不再向外释放能量。说在水中加入少量物质就能点亮一盏灯并驾驶一辆汽车，这显然是一个谎言。

水以云、雨、溪、河、湖、海的形式出现，并在自然界循环流动。然而，到目前为止，天然水的神秘面纱还没有揭开。人们可以看得见，却看不清楚水。她可爱、深沉、神秘。我们每天饮用和使用的水给世界留下了如此多的谜团。

当烧开水时，为什么水在沸腾前总是在80℃时爆裂，而当它沸腾时，它就听不到声音了？

为什么水在4℃时密度最高，但温度越低，体积膨胀越大？

为什么水的沸点在低压下会降低，在高原上煮饭不容易？

为什么热水会先结冰？

天空中的水蒸气如何找到它的伴侣并聚集成雨？

为什么闪电经常在雨天出现？

为什么雪花是六边形的？

水的蒸发H2O是我们在0℃到100℃之间最常见的液态水。

水可以在常温和空气循环环境中自然蒸发，并在高温下沸腾——充分蒸发并形成水蒸气。这些变化与水分子的组成和原子核外电子的运动密切相关。

一个氧和两个氢的原子核吸引另一个的一个价电子，形成两个相连的结构元素，形成水分子(图1a)。

一个水分子的中间红色是氧原子，两个绿色是氢核，黄色是价态和电子传输区。

在B水汽图的中间，红色是氧原子，两个绿色是氢原子核，蓝色是外来电子，黄色是价态和电子球的操作区域。

这是水的基本单位。在0℃到100℃之间，这些结构元素的价电子旋转线在黄色区域内扭曲，导致垂直于电子旋转的电磁力不稳定，并且不能形成稳定的固体。因此，水分子聚集在一起，形成链和簇，时间是向上和向下的(图2a)。不稳定的电磁力形成水的凝聚力。在水面上，上层的十层结构元素相互连接，沿着水面展开，形成表面张力。

水的结构冰的结构

图2水和冰的结构

当水平时沸腾时(在标准大气压下)，当水温达到80℃以上时，我们可以听到水中丝丝的声音。人们都有这样的经历:当水响的时候，它很快就会打开，而当它打开的时候，它就不会响了。

为什么水会响？孩子们经常问这个问题，这在教科书中没有提到。

随着水的升温，化合价和电子的比率增加，旋转角度增加，电磁力的方向变得松散，分子之间的吸引力变得越来越小。链和簇中的水分子必须脱离它们的链或簇。80℃时，H2O开始大规模蒸发。被蒸发的分子的价电子速率与原始水分子的速率不一致。当脚镣被打破时，就会产生振动。无数振动的“合唱”是开水时细丝发出的声音。

当水沸腾时，H2O的链条或集群基本上被撕裂，速度协调并趋于一致，噪音逐渐消失。化合价和电子速度较高，周围旋转成一个球面，结构元素基本上是独立的，从内到外的距离被推离周围的分子，水跳到空间，水沸腾。价电子四处移动形成一个完整的壳层。电子之间的排斥力将它们推离周围的水分子，形成上升到空气中的水蒸气。(图1b)这是水的蒸发。

当水的凝结温度较低时，天空中水蒸气的价电子速度降低，运行线从橄榄球形状变为互换形状，形成裂缝并形成鼓形(图3b)，相互吸引并通过裂缝处的电磁力聚集成云。气温进一步下降，云雾聚集成小水滴，形成雨。

如果我们不考虑核外电子在不同温度下的运行，现代物理学就无法解释水的蒸发，更不用说水蒸气如何聚集成天空中的云，也无法解释雨的形成。

图3

水蒸气分子。蓝色表示核心外部的电子电路被球形表面包围，相互排斥。

b:化合价和电子率降低，化合价和电子线将空间的球形操作引向扭曲操作。

球形外壳的两端都有裂缝，在那里出现电磁力。

C:电磁力使H2O分子能够在无限的分子中找到相同的种类并聚集成雨。绿色是氮、氧和其他大气分子。

闪电由于水蒸气的核外电子围绕着三个核心(两个氢和一个氧)，所以水蒸气的价电子有一个很长的空间球形运行路径，这使得它很难完全覆盖核心。导致每个水蒸气分子吸收额外电子的趋势。结果，大气中的*电子总是被水蒸气吸引和吸收，形成具有多个价电子的水蒸气分子，围绕三核球体运行。(图1b)这样，水蒸气变成了一个包含大气中*电子的微型电容器。

水蒸气也将额外的电荷带到高空。当在高空遇到低温时，水蒸气的价态和电子速度降低，电路从球形空间移动到扭曲空间，分子相互吸引，水蒸气凝结，形成从气体到液体的相变。与此同时，没有多余的电子空间，多余的电子是水蒸气早期价电子运动中的附加成分。云层中的电荷形成，并且形成非常规电场，即云层中的电压。

云是大量水蒸气相的集合，形成水蒸气，因此大量电荷聚集在附近，可以形成非常高的电压。云层之间以及云层和地球之间的潜在差异是巨大的，打破了一条道路。穿过周围物质的高压电荷电子在大气中振动，形成壮观的闪电现象。同时，它还导致空气剧烈振动，形成隆隆雷声。

当温度为4℃时，水的密度最高，当温度高于4℃时，水具有一般物质的共同性质——热膨胀和冷收缩。它的原理是当温度高时，价格和操作半径略有增加。奇怪的是，当温度低于4℃时，它是异常的——冷膨胀和热收缩。对人类来说，这是一个自然的问题吗？还是一种刻意的尝试，来揭示线索，施展魅力，吸引人们的注意力？

当温度降到4℃以下时，H2O链的价态和电子的速率降低，接*面操作，电磁力的方向趋于稳定，准备进入固态。电磁力试图将相邻的双连接结构元件连接到一个相对固定的位置，其宏观表现是粘性力的增加。这导致了“氢、氧和氢-HOH”分子之间电磁力的排列和分子结构元素的排列，为固化做准备。它在4℃或更高的温度下不会挤在一起，因此占据了更大的空间。温度越低，价线和操作线越平坦且越正，电磁力排列越正，分子之间的间隙越大，参与排列的分子越多，占据的空间越大。这时，水形成冷膨胀。

当冰冻结时，所有的化合价和电子在相对固定的平面内稳定地运行，电磁力更加稳定，这使得分子进一步排列和排列，因此冰也冷膨胀和热收缩(图2b)。而且，冷膨胀力非常强。在冬天，冰经常会使水管和水龙头破裂。正是因为冰的密度相对较低，所以它漂浮在水面上，保护冰下的生物。

其他固体是单金属和非金属，它们的内力分别是电磁力和价力。它们的结构元素之间的排列是自然和整齐的，没有距离排列，所以它不会冷膨胀，仍然保持热胀冷缩。

冰的电磁力的排列是分子间的，有很大的间隔，但其本质仍然是电磁力，它只是不同原子通过价和运算结合成分子(达到稳定状态)后的残余电磁力。因此，电磁力比文献中介绍的范德华力小得多。

姆潘巴问题姆潘巴还是小学生的时候，老师带他们去做冷冻水的实验。淘气的Mpamba把一杯冷水和一杯热水同时放在冰箱的冷冻室里。奇怪！热水先结冰。老师认为他在杯子上犯了一个错误，并在做之前做了标记。还是热水先结冰了？他们把这个问题发给了相关的科学杂志，这也在科学界引起了混乱，于是著名的Mpamba之谜就产生了。

以上解释:水的气化和凝结都是由化合价和电子运动回路和速度引起的。在结冰的过程中，一定还有运动和惯性的问题。

我们都知道0℃的水和0℃的冰共存。冷水慢慢冷却到0℃。水仍然是水，不会冻结，也就是说，水和电的价格仍然保持原来的运动模式。

只有把水的温度降低到0℃以下(过冷)，当水开始冻结，然后回到0℃时，水才会继续冻结，直到全部凝结成冰。这意味着水过冷后，价电子开始凝结。然而，一旦这种运动模式开始，所有的价电子和电子按照这种趋势(惯性)完成所有的运动。

放在冰箱里的冷水和外界的温差很小，原子核外的电子慢慢降低它们自己的价态和运转速率。因为温差不大，冷却一般是在材料表面进行。整个材料的冷却过程很慢，而且还有一个从内到外的传热过程。需要很长时间才能使整个价态和电子操作逐渐让位于有序的平面操作，并缓慢地冻结水。

有些人可能会想:热水必须在结冰前到达冷水，而且这个过程必须更长。但是冰箱里的热水，价电子减速很大，很快就完成了结冰过程。

冰箱内热水与外界温差大，冷却范围大，材料表面和内部的核电子迅速向外界辐射电磁波，冰箱的价态和运行速度迅速降低(减速度大)。第一冷原子价和电子的运动线立即从扭转变为平面运动，因此电磁力的方向立即指向稳定。稳定有序的电磁力使扭曲的电磁力迅速屈服、对齐和支撑，形成一个连续的框体，热水迅速结冰。