Ao ir para o estado sólido (gelo) ela passa de uma distribuição molecular compactada, com as moléculas livres e isoladas do estado líquido para um arranjo molecular tridimensional, em que a estrutura toma a forma de uma rede hexagonal tridimensional, deixando espaços vazios no meio dos hexágonos, o que diminui o número de moléculas em um dado volume e, portanto, a densidade. Ao voltar a derreter, a princípio, não se separam completamente as moléculas, mas se forma um líquido de aglomerados sólidos de algumas moléculas, o que faz a densidade ainda ser menor, que vai aumentando até 4ºC, quando todas as moléculas se destacam da estrutura hexagonal. A partir daí a agitação térmica vai promovendo o afastamento entre elas e, assim, a dilatação.
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