Отвечает доктор наук, Божена Gadomska из Мастерской Fizykochemii Dielektryków и Magnetyków Факультета Химии Варшавского Университета:

Чтобы вода выполнила работу, мы должны забрать ее, столько энергии в виде тепла, чтобы охладить его, по крайней мере, до температуры 4°C, при которой она достигает максимальной плотности. По мере дальнейшего охлаждения, а затем свертывания крови – вода выполняет работу, увеличивая свой объем. Происходит это за счет ее внутренней энергии. Во время морозов вода, содержащаяся в почве, замерзает и может поднять бетонные плиты. Действующие силы огромны. Если zamarzająca вода будет находиться в закрытом прочном сосуде, на его стенки, оказываемое давление до 25 Мпа, т. е. в 250 раз выше, чем атмосферное давление. Это потому, что во время суровых зим трескаются даже чугунные трубы, а лед в горах, взрывает скалы.

Попытки объяснения необычных свойств воды на микроскопическом уровне проводит ученый сон с глаз. Считается, что вода является наиболее исследуемой и наименее zrozumianą жидкостью. Уже Рентген сто лет назад утверждал, что причины аномальных сигналов определенных функций состояния в воде (как в упомянутой здесь зависимости плотности от температуры, но и многих других) следует, привыкли видеть в соревновании структурных изменений и процесса теплового расширения. Теме этому было посвящено много экспериментальных работ и теоретических. В одном все исследователи сходятся во мнении – секрет воды лежит в основе водопода между молекулами жидкости. Это слабое воздействие, заключающееся в том, что атом водорода, создавая ковалентную связь с атомом кислорода внутри одной молекулы, является одновременно притягивается электростатически через атом кислорода соседней молекулы. Энергетически наиболее выгодной является конфигурация, в которой три атома, образующие связь водорода (два атома кислорода и атом водорода) лежат на прямой линии, причем атомы кислорода находятся друг от друга на 2.8?.

Из-за распределение груза молекула воды может создать одновременно водородные связи с четырьмя другими. Длина водородного связывания принимает решение о том, что упаковка молекул в сети льда редко и оставляет внутри много свободного пространства. Измерения рассеяния лучей Рентгена, рассеяния нейтронов или рассеяния Романа показали, что в жидкой воде также происходит частичное упорядочение. Из-за большого „kooperatywność” молекулы жидкости объединяются в похожие на ледяные структуры, однако их ассортимент является локальным, а время жизни очень короткое. Водородные связи образуются и расходятся поочередно. Определенная часть молекул, временно не связано, заполняет пространство, которое на льду остается пустой – упаковка, таким образом, плотнее. При температуре фазового перехода молекулы воды создают дополнительные связи и удаляются друг от друга на расстояние 2.8?. В результате этого объем растет. И здесь мы подходим к объяснению на уровне микроскопическом исследовании проблемы, поставленной на уровне makroskopowym: вода выполняет работу, увеличивая свой объем (и, поднимая бетонные плиты), одновременно уменьшая свою внутреннюю энергию и переходя к состоянию najkorzystniejszego энергетически.