Объясните, почему при смешивании этанола с водой в отношении 1:3 уровень смеси заметно понижается?

При смешивении этанола и воды их объёмы не складываются строго арифметически. Поэтому, если взять, например, 1 часть этанола и 3 части воды, после перемешивания общий объём получится немного меньше суммы исходных объёмов — уровень жидкости понизится.

Причина в строении молекул и межмолекулярных силах.

Молекула воды маленькая и сильно полярная. Молекула этанола крупнее: у неё есть полярная группа –OH и неполярный углеводородный фрагмент –C₂H₅. При смешивании молекулы воды притягиваются к группам –OH этанола и образуют с ними водородные связи. Эти связи достаточно сильны и заставляют молекулы располагаться ближе друг к другу, чем в отдельных чистых жидкостях.

Кроме того, небольшие молекулы воды могут размещаться между молекулами этанола более компактно. Это не означает, что в спирте есть настоящие «пустоты», а означает, что после смешивания меняется взаимное расположение молекул и средние расстояния между ними уменьшаются.

В результате смесь становится плотнее, а её объём уменьшается. Такое явление называют контракцией объёма.

При соотношении этанола и воды 1:3 спирта достаточно, чтобы образование новых водородных связей и более плотная упаковка молекул были хорошо заметны, поэтому понижение уровня можно увидеть невооружённым глазом. При этом масса смеси остаётся прежней: меняется именно объём, а значит, увеличивается плотность.