"Олечка спрашивала меня, от чего вода при замерзании расширяется (на 9% своего наименьшего объема...). Сделай ей подарок и объясни ей вот как: вода есть смесь трех тел, или даже большего числа, но эти три особенно важны. А именно:
моногидрола, или паровых молекул, состава (H2O),
дигидрола, или водных молекул, состава (H2O)2
тригидрола, или ледяных молекул, состава, (H2O)3.
Все эти три тела находятся в том, что мы называем водою при любой температуре и давлении, но в различных количественных соотношениях. При изменении условий (температуры, давления, примесей различных посторонних веществ) количественное соотношение изменяется, т. к. одни тела частично переходят в другие. Чем ниже температура, тем меньше моногидрола и тем больше тригидрола. Напр, при 100° ледяных молекул в воде, кажется, около 14%, а при 0° их уже 57%. Ho такое соотношение тригидрола дает раствор тригидрола в дигидроле насыщенный и потому при дальнейшем понижении температуры тригидрол начинает выкристаллизовываться - вода замерзает. Когда же часть тригидрола выкристаллизовалась и, значит, удалилась из раствора, по законам химического равновесия часть молекул моногидрола и дигидрола превращается в тригидрольные и они снова кристаллизуются. Таким образом замерзает вся вода. Теперь: молекулы тригидрола построены более рыхло, чем дигидрольные и следовательно плотность их меньше, чем у последних. Поэтому тригидрол обладает меньшей плотностью, чем дигидрол и, значит, при превращении дигидрола в тригидрол объем должен увеличиваться. Чем больше тригидрола, тем менее плотна вода. Ho с другой стороны идет нормальный процесс сокращения тел от охлаждения: сокращается в объеме и дигидрол и тригидрол, как и все тела. Пока увеличение объема от роста числа тригидрольных молекул отстает от сокращения объема этих тел от охлаждения - вода сжимается. Ho ниже 4°, хотя все составные части воды сами по себе и продолжают сжиматься, однако количество тригидрола так быстро возрастает, что уменьшение плотности уже перевешивает сокращение объема от охлаждения, и потому вода начинает расширяться, особенно же при самом замерзании. Итак, помни милая Тикулька, в самом горячем чае есть лед и что если ты ешь горячий суп, то это вроде мороженного, хотя и горячего."
П. Флоренский