Rohan-Esa es una pregunta muy agradable. Supongo que se refiere al agua líquida, no al hielo, ya que 4 ° C es aproximadamente la temperatura (T) a la que el agua líquida tiene un volumen mínimo, a presión atmosférica.
La expansión del agua en T inferior es el resultado de que las moléculas de agua se organizan para minimizar la energía de sus interacciones. Para la mayoría de las moléculas, eso implica apretarse un poco, pero el agua tiene una disposición de baja energía que es bastante abierta. Cuando las cosas se enfrían, se asientan en arreglos de energía más bajos. En T más alta, las moléculas muestrean estados de energía aún más altos, y la mayoría de ellas están empaquetadas libremente, por lo que el líquido se expande, el comportamiento más típico.No he dicho por qué 4 ° C es especial. No ocurre nada realmente especial en la estructura del agua. 4 ° C es la T a la que se cancela la expansión, debido a la sedimentación en los estados especiales de baja energía, y la contracción, debido a la tendencia general a pasar más tiempo en contacto en T baja.
0 ° C es otro asunto. En esa T, la tendencia a asentarse en una estructura especial de baja energía se desvanece de manera cooperativa y se forman cristales de hielo. Las muestras de agua justo por encima y por debajo de 0°C son muy diferentes. Justo por encima y por debajo de 4 ° C son casi iguales.Mike W.
(publicado el 22/10/2007)