ナレッジ-氷が溶けたとき、体積が減るのはな

とっても難しい質問ですね。

氷というのは、温度をどんどん下げていったときに、水が固まって固体になったものだよね？こういうものは、水ばかりじゃなく、いろんなものでもそうなんだ。温度を下げていくと固体になるんだな。でも、普通は水のような液体から固体になるときは、体積が減るんだ。これは、寒いときの人間や動物の行動でも例えることができるよ。

温度が高いときは一人で動き回っても寒くないから、皆勝手に動き回るよね?でも、寒くなってくると、表で一人でいるよりも複数で寄り集まったほうが暖かいというか、寒さをしのぎやすいから、おしくらまんじゅうみたいに集まるよね?おしくらまんじゅうみたいに集まっている状態は、逆に一人一人は動きにくくなって場所が固定されちゃうよね?そういう状態が固体なんだな。それに、40人がおしくらまんじゅうしていても、教室の片隅の広さで済んじゃうでしょ?つまり体積が小さくなるんだ。ところが、春になると暖かくなってきて（温度が高くなる）、みんなウキウキして勝手に遊び始めるんだ。そのときは教室じゅうに散らばって好き勝手に動き回るから、体積は大きくなるよね?こういうのが普通なんだな。

でも、水は違うんだね。水ってのは氷になると体積が膨らむんだ。これって、自然界の中ではあたり前のように思うかもしれないけど、数ある物質の中でも特殊なんだよ。他にはビスマス(Bi)という金属
くらいかなぁ？

じゃぁ、水の場合はどのように考えるかってことなんだけど、これは、サッカーなんかの競技場の座席やロックコンサートなんかを考えてみるとわかりやすいかもしれない。

サッカーなんかの競技場でも座席（シート）は決まっているよね?お行儀の良いお客様やあまりエキサイトしていないときは、皆この決まった座席に座っているよね。これが固体の氷の状態だと思って
ください。で、水分子はとても小さいので、座席に座っていたとしても、となりの座席との間がスカスカに空いてたりするんだな。ところがエキサイトしてきたりすると（温度が高くなって液体になると）、後ろの座席に座っていた連中が前のほうになだれ込んできて、座席の隙間に潜り込んでくるならず者が出てくるんだな。でも、座席に座ってる水分子との隙間も十分にあるからそれほど騒ぎにはならないんだ。こういう状態が氷から水になって体積が減る理由と似たようなものなんだな。で、一番密度が高くなるのは、大気圧の場合では4℃なんだ。これ以上にエキサイトしてくると（温度が高くなると）、フーリガンみたいにならず者ばかりになり、競技場の外にまで出て大暴れするようになる。つまり、競技場の中では収まりがつかなくなるほどに体積が膨らんでしまうんだな。

分子の世界でも似たようなことが起っていると考えていいと思うよ。
以下のページも参考になると思うから、覗いて見たらどうかな？

http://www.ichiya.com/katurao/vrml/chemistry/inogranic_chem/water.html
http://www.ise.chuo-u.ac.jp/TISE/kyouyou/4matsum2000010/
http://www.e-yorozu.com/tec/mizu/mizu06.htm