안녕하세요~질문을 보니 시험보기위해 열심히 공부했던 기억이 나네요^-^
간단하게 말하자면 기준 부피(단위부피당) 물분자의 개수가 4도 일때 가장 많아서 그렇습니다!!
그럼 이제 좀 자세하게 설명해볼게요~
물이 4도에서 가장 무겁다고 말할 수 있는 것은 같은 부피당으로 비교를 했을 때 입니다.
다른 말로 단위 부피 당 질량이라고도 하죠
물은 H2O인 것 아실텐데요, 액체 상태에서는 하나 분자로 각기 존재하거나 수소결합을 통해 둘, 셋 정도의 분자가 붙어다니기도 합니다.
그런데 고체상태가 되면 주변의 모든 분자와 일정한 거리를 두고 수소결합하게 됩니다. 이때 이 분자들이 육각형을 이루는데 그러다 보니 오히려 분자 사이의 거리가 멀어지게 되는 알고 계실 거예요~
그러니까 액체 상태일 때는 ㄱ이라는 물분자 하나가 한 친구랑만 손잡고 비교적 자유롭게 다녔다면 고체 상태가 되면서 손잡기는 그대로 한 채로 더 많은 친구들과 손을 더 잡고 잡다가 전국민이 연속적인 원을 만들어 버리게 되어 서로 공간확보를 하고 있는 모습을 상상해보세요~
그렇게 되면 한 두 분자 당 차지할 공간이 넓어지겠다는 걸 상상할 수 있으신가요??
그럼 이 말을 다시 생각해보면 같은 넓이의 공간당 분자 수가 적을 것이라는 말과 일맥상통하죠?
그렇다면 왜 하필 4도 인가 하면 그냥 그런 겁니다.
4도일 때가 단위 부피 당 물 분자 수가 가장 많은 것으로 관찰된 것이죠
더 높거나 낮은 액체 상태의 물 분자들은 더 많은 에너지를 가지고 돌아댕기거나 오히려 수소결합을 통해 육각형의 공간을 확보했기 때문에 단위부피당 질량이 더 작았던 것입니다~~
