質問: 水は固体の方が体積が大きいのはなぜですか?
回答: 「凍る時」になぜ体積が増える? 水が0.00°C以下(1気圧下)になると、 運動するための熱エネルギーが極端に低く、 水分子は動きをとめて互いに結合します。 水分子は、曲がった形をしているために、 分子同士はすきまが多い形でしか結合できません。 そのために、分子と分子の間に隙間ができて距離があき、 その分体積が増えることになります。 > 極性で空洞ができるのは液体も同じじゃないですか? 液体では水分子は動いているので、 まだ結合状態にはありません。 低温になり(0.00°C以下となり)動きが止まり、 初めて結合します。 そして、これまでに無かった隙間が出来ます。 体積が増えるのは、 「水が氷に変わる時だけの現象」で、 いわば特例的な現象と言えます。 氷は(いったん凍れば)、 更に冷やすと氷の体積は減っていきます。 つまり、普通の固体と同じような「正の熱膨張係数」です。 普通の液体は固体になると密度があがり体積は小さくなります。 固体になると体積が増えるのは、 他の多くの物質とは異なる水の性質です。