Rohan-それは非常に素晴らしい質問です。 私はあなたが氷ではなく液体の水を指していると仮定します、なぜなら4°Cは液体の水が大気圧で最小体積を持つ温度（T）についてです。
低いTでの水の膨張は、水分子が相互作用のエネルギーを最小限に抑えるためにそれら自身を配置することに起因する。 ほとんどの分子にとって、それは典型的には少し一緒に絞ることを含みますが、水はむしろ開いている低エネルギー配置を持っています。 物事が冷えると、彼らはより低いエネルギーの手配に落ち着く。 より高いTでは、分子はより高いエネルギー状態をサンプリングし、それらの大部分は緩く充填されているので、液体は膨張する-より典型的な挙動。
なぜ4℃が特別なのかは言ってない 水の構造には本当に特別なことはありません。 4°Cは、特別な低エネルギー状態に落ち着くことによる膨張と、低Tで接触してより多くの時間を費やす一般的な傾向による収縮がキャンセルされるTであることが起こる。
0℃は別の問題です。 そのTでは、特別な低エネルギー構造への沈降傾向が協調的に逃げ出し、氷の結晶が形成される。 0°Cのすぐ上と下の水サンプルは非常に異なっています。 4℃の真上と真下はほぼ同じです。
マイクW.
(10/22/2007に公開)