warum nimmt die dichte des wassers von 0 auf 4Grad celcius zu?

Answer 1

Die Wasserstoff und Sauerstoffatome im Wasser haben eine aussergewöhnlich starke Wechselwirkung aufeinander, diese Wechselwirkung bewirkt, dass Wasser beim Übergang in den festen Aggregatszustand nicht dichtest gepackt werden kann, Eis hat eine niedrigere Dichte als Wasser.

Dass die Dichte ihr Maximum bei 4°C hat, rührt daher, dass ab Unterschreitung dieser Temperatur schon instabile Eisstrukturen ausgebildet werden, das Wasser ordnet sich quasi ein wenig, bevor es bei 0°C schliesslich vollends gefriert.

Answer 2

Den oben genannten Antworten kann man im groben zustimmen, es solle allerdings angefügt werden, warum Wasser in eine kristaline Form geht, wenn man es abkühlt.
Die Wasserstoffatome (H) sind nicht in einer Line mit dem Sauerstoffatom (O) verbunden ( H-O-H), sondern die H-Atome sind in einem Winkel von ca. 109° angebracht. Dass könnte man jetzt noch schön mit dem Orbital-modell erklären, wäre hier aber zu aufwändig, wenn du davon noch nichts gehört hast.
Das O-Atom "teilt" sich jeweils ein Elektron mit einem H-Atom, um die Oktetregel zu erfüllen. Moleküle sind normalerweise nach außenhin neutral geladen.
Beim Wasser ist das nicht so, da der O-Kern "schwerer" ist, und somit die "geteilten" Elektronen eher anzieht, als die H-Kerne.
Dadurch entsteht auf der "O-Seite" eine Elektronenüberschuß, also ist die O-Seite negativ geladen. Und die Seite der beiden H-Kerne ist somit positiv geladen. Man nennt dies Dipol-molekül.
Also wirken die Wassermoleküle auf sich gegenseitig, da sie auf der einen Seite positiv und auf der anderen Seite negativ gelanden ist. Wenn es also kalt wird, und die Wassermoleküle immer weniger "Platz" haben, haben sie quasi einen zu großen Einfluss auf die umliegenden Wassermolekühle, und sie beginnen sich schon einmal so grob vorzuordnen (ab ca. 4°). Und ab 0° "bestehlt das Wasser dann nur noch aus Wasserkristallen und wir Menschen haben uns den Begriff "Eis" dafür ausgedacht.
Ich hoffe es war nicht zu kompliziert.

Answer 3

Wasser bei Null grad = Eis ist eine kristalline Form
Diese Kristalline Form benötigt einen bestimten Raum, der aufgrund der Geometrischen Anordnung des Moleküls verhältnissmäßig groß ist.
Bei erwärmen, brechen diese Kristallinen Strukturen auf, und die Atome können sich jetzt dichter Packen, den vorher freien Raum ebenfalls nutzen.
Da bei zunehmender Temperatur die Bewegung der einzelnen Moleküle zunimmt, benötigen sie dann immer mehr Platz.
Diese beiden Effekte passieren gleichzeitig und müssen addiert werden. Das Ergebnis dieser Addition ist eben die maximalste Dichte bei 4 Grad Celsius.

Answer 4

Das nennt man, wenn ich mich richtig erinnere, die Anomali des des Wassers. Das ist ein meines Wissens unerklärbares Phänomän der Natur. Bei 4 Grad hat das Wasser seine größte Dichte und das kleinste Volumen.

Eine Erklärung aus Wikipedia habe ich dazu gefunden:

Wasser hat unter Normaldruck seine größte Dichte von 1000 Kilogramm pro Kubikmeter bei 3,98 °C und zeigt damit eine Dichteanomalie. Diese besteht darin, dass sich Wasser unterhalb von 3,98 °C bei weiterer Temperaturverringerung, auch beim Wechsel zum festen Aggregatzustand, wieder ausdehnt, was man nur von wenigen Stoffen kennt. Die derzeit genauesten publizierten Werte für die maximale Dichte liegen bei (999,974950 ± 0,00084) kg/m³ und bei (3,983 ± 0,00067) °C für die Temperatur, bei der dieser Wert erreicht wird. Die Werte stellen einen Mittelwert der von verschiedenen physikalischen Instituten veröffentlichten Zahlen dar (Stand 2001).

Answer 5

Hallo! ...
WARUM das so ist, weiß keiner. Aber: Was das für einen Nutzen hat: Das Wasser ist bei 3,98°C schwerer, als das Wasser, das kälter oder wärmer ist. Angenommen, im Sommer ist ein Teich oben etwa 20°C warm. Unten sind 3,98°C. Dort leben auch die Fische. Wenn es Winter wird, sind beispielsweise oben 0°C; unten sind aber trotzdem 3,98°C, weil das Wasser mit dieser Temperatur schwerer ist (s.o.). So können die Fische überleben, denn wenn der Teich von unten zufrieren würde, würden die Fische aussterben.