冰比水轻，你们井不感觉奇怪，虽然是一件十分奇怪的事。
俺们把一团麻油置于大锅里为什么水的密度比冰大，等它融化了，再加进一团去。这团融化的麻油，一定沉到融化的麻油
下边，决不会浮在面上。
在大锅里熔锡也一个样。锡块总是沉在融锡下边。差不多所有的物质都一个样，在固态的时侯，密
度都比在液态的时侯大。
冰的密度反倒比水小，所以能浮在海面上。在自然界中，这些情形是极少见的。
为何冰的密度反倒比水小呢？缘由只有一个，就是水在结冰的时侯，容积减小了，违反了“热胀冷
缩”的常规。
水在结冰的时侯容积会膨胀，这倒是你们都晓得的常识。冬天到来之前，我们把放到露天的盆子齐
口埋在地面下，盖上稻草编成的发动机，就为的防备水结了冰会把木盆胀破。
有人做过这样的试验：冬天，他在两个炸弹的钢壳里灌满了水，用塞子旋紧了，置于露天过了一夜
。第二天早晨去看，一个炸弹壳的瓶塞给冰冲到了六七米以外，口子里长出一条冰层；另一个炸弹壳裂
了一道缝，冰从裂纹里挤了下来。
到了冬天，置于露天的瓦罐都应当倒扣过来，免得积了水会开裂。露天的自来水管得用稻草包扎起
来，结了冰放不出水来还是小事，开裂了损失可大了。不本事寒的花树桃树和幼小的树苗，也得用稻草
包扎。行道树的细胞里含的水要是结了冰，会把细胞膜胀破，动物的组织就给破坏了。
到了冬天，山墙内层涂的水泥常常会整块整块往下掉；水泥铺的场地桥面常常会开裂，甚至拱了起
来；都是冰在作祟。水泥只要稍微有点儿开裂，雨水还会渗进去；要是一结冰，容积一膨胀，就把水泥
给破坏了。
岩石碎裂也是这个道理。岩石的裂纹里积了水，冬天一结冰，容积一膨胀，就把裂纹撑大一点儿；
第二年，开裂里积的水更多了，结了冰，裂纹就撑得更大了。这样年复一年，大块的岩石就从山上崩下
山来了。
假如水结冰的时侯容积不膨胀，对于我们来说，不就降低了许多麻烦和损失吗？初初想来，这话似
乎很有道理，但是再一想，水结冰的时侯容积假如收缩，冰的密度不就比水大了吗？不就要沉到水下边
去了吗？海面上没有冰，纵然可以不阻碍航行，但是水一结冰就沉底，下层的水受了冷不是又要结冰吗
？水中的冰越积越多，最后所有的江河湖海，都非连底冻结不可了，但是永远不会熔化。太阳的热是达
不到海洋的底层的，海洋里的动物植物其实都难以生存。我们晓得，陆地上的动物植物最初都是从海滩
爬上岸来的。海洋连底冻结成冰，陆地上会不会有生物也成了问题。这样一比较，你一定会做出正确的
判定来了。
冰不但密度比水小，还不容易传质。海面上结了冰，能保护上层的水，使上层的水冻结得稍微慢一
点儿。虽然较小的水塘水塘，到了冬天连底冻结还是极少见的。连北冰洋的厚厚的冰块下边，海水还照
常流动，鱼还在自由自在地游泳。
水在结冰的时侯容积要膨胀，假如硬不让它膨胀，气温虽然降到0℃以下，水始终结不成冰。换句话
说，水受了压力，融化点都会增加。有人把水放到结实的钢筒里做过实验，证明了这个构想。
俺们没有钢筒，也可以证明水遭到了压力会增加融化点。在冬天，我们找一大块冰来，把它搁在两
张椅子之间。拿一条铁丝弯成个环，拦腰套在冰块上。铁丝环下边挂个沉甸甸的秤锤。我们会听到铁丝
会渐渐地往下扣进冰块。而且铁丝k面的冰仍然结得好好的，没有被铁丝扣过的痕迹。这是如何回事呢？
原先铁丝环下边挂着个秤锤，它扣在冰块上的压力是很大的，受压的一部份冰就化成水了。铁丝再往下
扣，它里面的水丧失了压力，立即又缔结了冰。
轮滑就借助了这个原理。冰鞋跟上有一双冰刀，我们四肢的重量为什么水的密度比冰大，都在这双薄薄的冰刀上。冰刀加
在冰上的压力是很大的，使冰化成了水。冰刀和冰之间有了这一薄层水，像加了润滑剂似的，就可以顺
利地往前滑行了。玻璃比冰更光溜，但是没有人能穿了冰鞋在玻璃上溜的，就由于玻璃受了压力不会融
化。
水在4℃时密度最大，冰的密度反倒比水小（附图）
因为水份子有很强的极性，能通过构象结合成缔合分子，如以下的结构式（实线表示官能团）。
液态水，除富含简单的水份子（H2O）外，同时还富含缔合分子(H2O)2和(H2O)3等，当气温在0℃水未结冰时，大多数水份子是以(H2O)3的缔合分子存在，当气温下降到3.98℃（101kPa）时，水份子多以(H2O)2缔合分子方式存在，分子抢占空间相对减少，此时水的密度最大。假如水温再继续下降在3.98℃以上，通常物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。温度降到0℃时，水缔结冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻（两个共价键，两个官能团），如右图所示。这样一种排布造成成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的缝隙，所以冰的密度正比同水温的水小。
水份子间以官能团联接
另外，拆散缔合分子须要消耗一定的能量，这也足以说明为何水有较大的比热容的缘故。