«Отчего зимою день короткий, а ночь длинная, а летом наоборот? День зимою оттого короткий, что подобно всем прочим предметам видимым и невидимым от холода сжимается и оттого, что солнце рано заходит, а ночь от возжения светильников и фонарей расширяется, ибо согревается».
Так писал в 1880 г. А. П. Чехов, высмеивая догматическую логику обывателя. Тот когда-то твердо выучил, что тела при охлаждении сокращают свои размеры, а при нагревании - увеличивают. Такое явление называется нормальным тепловым расширением. Но есть ряд веществ, у которых все наоборот, и принято говорить, что таким веществам присуще аномальное тепловое расширение (этого чеховский персонаж и не подозревает).
Первой в этом ряду стоит вода: при охлаждении ниже + 4°С вода расширяется. Вода также расширяется при затвердевании, и лед легче воды. Зимой в водоемах, прудах, озерах, реках под слоем льда сохраняется вплоть до очень больших морозов незатвердевшая вода с температурой +4 °С, и в этой воде зимуют рыбы. Если бы у воды не было такой аномалии, водоемы вымерзли бы до дна, и вся рыба погибла.
Вода обладает многими другими аномалиями.
Так, вязкость воды уменьшается с ростом давления (у всех других жидкостей вязкость возрастает). Скорость звука в воде возрастает с ростом температуры (у всех других жидкостей она уменьшается). Теплота испарения, теплопроводность и диэлектрическая проницаемость воды больше, чем у всех других жидкостей. По поверхностному натяжению вода занимает второе место после ртути, по теплоте плавления – второе место после аммиака.
Теплоемкость воды втрое больше, чем у других распространенных веществ. При повышении температуры от 0 до 70-75 °С сжимаемость воды уменьшается (см. ниже рис. 3), тогда как у всех других жидкостей сжимаемость возрастает. По этому показателю вода становится похожей на обычные жидкости лишь вблизи температуры кипения.