都知道「热胀冷缩」，的确，大部分当物体受冷冻结时（从液体变成固体），它们都会收缩或者变小。

这是因为，通常情况下，如果你让物体变热，它所含的分子会更频繁地振动。当振动得更多，分子间就需要更多的空间，所以它就会膨胀。

是的，水加热变成水蒸气就是这个原理。

从逻辑上讲，如果你把物体冷却下来，那么分子的运动速度应该会变慢，分子间相互碰撞和反弹的强度会降低，分子活动频率也会降低，物体的分子会“聚集”在一起，使整体的体积收缩。

常理是这样，为什么水却是个特例呢？

水加热变成水蒸气，体积会变大，而水降温成冰块，体积也会变大。

都知道，水冻结后，水分子间的振动肯定会减少，但冰的体积却仍然会膨胀。

究其原因，是因为水分子奇怪形状。

水分子看起来像“米老鼠”的脑袋，在米老鼠的头部就是一个氧原子，两个圆耳朵是两个氢原子。

氧原子带一个负电荷，氢原子带一个正电荷，所以水分子倾向于粘在一起形成所谓的氢键。正是由于这种强力结合的“氢键”，水所表现出的特性非常的“柔”，抽刀断水水更柔，宏观的刀不可能砍断水分子之间的强力维系。

由于水分子采用这种形状，水分子在液体状态下倾向于连接在一起的方式是形成一个有大洞的非常开放的结构。这意味着，有很多额外的空间。

水是液态时，水分子之间的大洞呈无序的形状；而当水结冰时，分子会自动进入最稳定的状态，在极少振动的活动下保持整体形态，那么这种多个氢键组成的“大洞”就会扩张到最稳定的形状，如下图——

恰好，最能满足这一要求的水分子的排列占据了更多的空间。

所以冰结冰时会膨胀。因为同样的质量，占据更大的体积，所以冰的密度比水小，饮料的冰块总是浮在杯口。

都说热胀冷缩，但水结冰体积会膨胀是为啥？

都说热胀冷缩，但水结冰体积会膨胀是为啥？当你把把水放满一个瓶子，再倒入零下的条件下冷冻，就会发现水瓶座收拢变形了。换句话说容积变大了，这种情况看似，很多人都说：相对密度修改了，但是假如需要处理为何相对密度修改了，就要应用化学的大学问。一般来讲，物件遵循了热涨冷缩的准则。可是水为这其中的除外，而原因其实就是这其中的离子键——水分的离子键有一种特殊氢键。

1.物质的密度由化学物质内分子的匀称间隔决定。关于水而言，因为水里存有很多单独水分，也存在着好几个水分组成在一同的质子化水分，而水分质子化后所组成的质子化水分的分子结构匀称间隔增大，因此水密度由水里质子化水分的总数、质子化的单独水分子个数决定。我们可以从水与冰的密度来分析，大家都知道，同样体型下密度越大那样品质就越大，而水密度为1.0g/立方分米，冰的密度为0.9g/立方分米，显然同样体型下水密度要比冰的密度会大的。那我们分离出来品质与容积之间的关系就可以真正了解为水结成冰后，因为相对密度从原来的1.0g/立方分米成了0.9g/立方分米，因此容积会发病变大的情况。

2.详细的说，水密度由水分的缔合作用、水分的热运动2个因素决定。当温度升高时，水分的热运动加速、缔合作用消弱；当气温下降时，水分的热运动减缓、缔合作用提高。综合性思考2个因素的危害，便能获知水密度变化趋势。

实质上，水变成冰容积增大，主要是因为液体中水分中间存在很强的氢键作用力。当水处在液体时，在共价键力作用下，水分挨近，在宏观经济就体现为体型小。而变成固态时，水变成结晶，分子排列拥有规律性，氢键的惯性力消弱，宏观的体现为容积增大。

热胀冷缩，为什么水结冰后体积会膨胀？

当你把将水装满一个瓶子，再放入零下的温度下冷冻，你就会发现瓶子收缩变形了。也就是说体积变大了，这个问题看似简单，很多人说：密度改动了，但假如要处理为什么密度改动了，就得运用化学的学问。普通而言，物体遵照了热胀冷缩的准绳。但是水是其中的例外，而缘由也就是其中的化学键——水分子的化学键有一种特殊的氢键。

1.物质的密度由物质内分子的均匀间距决议。关于水来说，由于水中存在大量单个水分子，也存在多个水分子组合在一同的缔合水分子，而水分子缔合后构成的缔合水分子的分子均匀间距变大，所以水的密度由水中缔合水分子的数量、缔合的单个水分子个数决议。我们从水和冰的密度来剖析，众所周知，相同体积下密度越大那么质量就会越大，而水的密度为1.0g/立方厘米，冰的密度为0.9g/立方厘米，很显然相同体积下水的密度是比冰的密度要大的。那么我们分离质量与体积的关系就能够了解为水结成冰后，由于密度由原来的1.0g/立方厘米变成了0.9g/立方厘米，所以体积会发作变大的状况。

2.详细地说，水的密度由水分子的缔协作用、水分子的热运动两个要素决议。当温度升高时，水分子的热运动加快、缔协作用削弱；当温度降低时，水分子的热运动减慢、缔协作用增强。综合思索两个要素的影响，便可得知水的密度变化规律。

简单来说，水变成冰体积变大，是由于液态水中水分子之间存在着较强的氢键作用力。当水处于液态时，在氢键力的作用下，水分子靠近，在宏观上就表现为体积小。而变为固体时，水变为晶体，分子排列有了规律，氢键的作用力削弱，宏观的表现为体积变大。