Если налить в бутылку воду, а потом заморозить, изменится ли уровень воды? А что будет, если замороженную бутылку заново разморозить, поменяется ли уровень воды? Почему?

Да, при замораживании уровень изменится: он поднимется. А если потом эту же бутылку снова разморозить, уровень воды вернётся примерно к прежнему, каким был до заморозки, при условии что бутылка не лопнула, вода не вытекла и ничего не испарилось.

Причина в необычном свойстве воды. Большинство веществ при охлаждении сжимаются, а при замерзании становятся плотнее или почти не меняют объём. Вода ведёт себя иначе: когда она превращается в лёд, её молекулы выстраиваются в более “рыхлую” кристаллическую структуру. Из-за этого лёд занимает больше объёма, чем та же масса жидкой воды.

Проще говоря: масса воды остаётся той же, но места она начинает занимать больше. Поэтому в бутылке лёд поднимается выше исходного уровня воды. Обычно объём увеличивается примерно на 9%, то есть из 1 литра воды получается около 1,09 литра льда.

Если бутылка заполнена не до конца, то при замерзании лёд просто расширится в свободное пространство, и уровень станет выше. Если бутылка налита “под горлышко” и плотно закрыта, то расширяющемуся льду будет некуда деваться. Тогда бутылку может раздуть, деформировать или даже разорвать, особенно если она стеклянная.

Когда лёд снова растает, его структура разрушится, молекулы воды снова смогут располагаться плотнее, и объём уменьшится обратно. Поэтому уровень воды после полного размораживания станет примерно таким же, как был до заморозки.

Но есть несколько оговорок. Если бутылку разорвало и часть воды вытекла, уровень после разморозки будет ниже. Если бутылка деформировалась и стала больше по объёму, видимый уровень тоже может отличаться. Если часть воды испарилась или пролилась, уровень также изменится. Но в идеальном случае, когда вода осталась вся та же и бутылка не изменила форму, после разморозки уровень будет прежним.