水为什么会出现冷胀热缩的现象?

一旦温度跌破3.98摄氏度继续下降,情况就变了。这时水中开始出现较多的H2O缔合分子,以及那些结构类似冰的大分子团。由于氢键具有特定的方向性,阻碍了水分子的紧密堆积,从而形成了一种类似冰的、相对松弛的多孔结构,导致水的密度不升反降。

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原来如此,之前一直以为水只是普通液体,没想到在低温下分子结构会有这么大的变化。氢键的方向性确实是关键,这种独特的“反常膨胀”特性对水生生物的越冬至关重要。

原来氢键的方向性是造成这种现象的关键,解释了为什么冰会浮在水面上,非常硬核的物理化学原理。