Odpowiedź 4°C jest prawidłowa, ponieważ na wykresie przedstawiającym zależność gęstości wody od temperatury można zaobserwować, że gęstość wody osiąga maksymalną wartość 1 g/cm³ (czyli 1000 kg/m³) dokładnie w temperaturze 4°C. Zjawisko to jest dobrze udokumentowane w literaturze fizycznej i jest kluczowe dla zrozumienia właściwości wody. W praktyce ma to istotne znaczenie w różnych dziedzinach, takich jak hydrologia, inżynieria środowiskowa czy nauki o materiałach. Wiedza ta pozwala na precyzyjne obliczenia dotyczące zachowania wody w różnych warunkach, co jest niezbędne przy projektowaniu systemów hydraulicznych, zbiorników wodnych oraz w analizach dotyczących wpływu temperatury na ekosystemy wodne. Zrozumienie, że woda ma najwyższą gęstość w 4°C, jest również istotne przy badaniach związanych z lodem i jego wpływem na życie w wodach, ponieważ lód unosi się na wodzie, co ma kluczowe znaczenie dla organizmów wodnych w zimnych miesiącach.
Odpowiedzi 7°C, 0°C i 10°C są nieprawidłowe, ponieważ każda z tych temperatur nie odpowiada maksymalnej gęstości wody. Przy 7°C gęstość wody jest już niższa niż 1 g/cm³, co obala dotychczasowe założenia dotyczące tego, jak temperatura wpływa na gęstość. Woda ma tendencję do rozszerzania się przy wzroście temperatury, a więc gęstość maleje, co jest szczególnie widoczne powyżej 4°C. Z kolei w przypadku 0°C, chociaż woda w stanie ciekłym ma swoją gęstość, w momencie jej zamarzania na lód gęstość jeszcze bardziej maleje, co jest zjawiskiem nietypowym dla tego związku chemicznego. Ponadto, przy 10°C gęstość wody również nie osiąga wartości 1 g/cm³, co można zweryfikować, analizując wykresy i tabele właściwości fizycznych wody. Typowym błędem myślowym w tym kontekście jest mylenie temperatury, przy której woda ma najwyższą gęstość, z innymi wartościami temperatury, które mogą wydawać się intuicyjnie związane z jej gęstością. Zrozumienie tego zjawiska jest kluczowe dla poprawnego podejścia do problemów związanych z wodą, zarówno w praktyce inżynieryjnej, jak i badaniach naukowych.
