Tüm sıvılar donarken genişler mi, yoksa daralır mı?

Genel olarak, çoğu sıvı donduğunda hacmi azalır, yani daralır. Bunun nedeni, sıcaklık düştüğünde moleküllerin kinetik enerjisinin azalması ve daha düzenli bir yapıya (katı faz) geçerek birbirine daha yakın dizilmesidir. Ancak, su gibi bazı istisnai sıvılar donduğunda genişler, bu da onları doğada benzersiz kılan bir özelliktir.

Su, 4°C'ye kadar soğutulduğunda hacmi azalır (daralır), ancak 4°C'nin altında donma noktasına (0°C) yaklaştıkça genişlemeye başlar ve tamamen buz haline geldiğinde hacmi yaklaşık %9 oranında artar. Bu genişlemenin temel nedenleri şunlardır:

Bu özellik, buzun su üzerinde yüzmesine, göllerin ve nehirlerin üstten donmasına ve böylece sualtı yaşamının korunmasına olanak tanır. Ayrıca, suyun genleşmesi, kayaçların çatlamasına ve toprak oluşumuna katkıda bulunur.

Su dışındaki çoğu sıvı, örneğin alkol, cıva ve yağlar, donduğunda daralır. Bunların katı halleri, sıvı hallerinden daha yoğundur, bu nedenle katıları sıvılarının içinde batar. Örneğin:

Bu sıvıların davranışı, moleküler yapılarının daha kompakt katı fazlar oluşturmasından kaynaklanır.

Tüm sıvılar donarken aynı şekilde davranmaz; çoğu daralırken, su gibi bazı istisnalar genişler. Bu farklılıklar, moleküler yapı ve bağ türlerine bağlıdır. Suyun genleşme özelliği, doğal çevre ve biyolojik sistemler için hayati öneme sahiptir.