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为什么液态水在4℃以下时会膨胀,而几乎所有其他的材料都是继续收缩?

小胖纸 发布于 4星期前 分类:地球篇

为什么液态水在4℃以下时会膨胀,而几乎所有其他的材料都是继续收缩?

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    水的这种反常膨胀现象,会造成冬天水管爆裂,因为水管内的冰比原先液态时体积增大了约9%。和大多数液体一样,水降温时会收缩,但在4℃左右时会开始膨胀,一开始还比较缓慢,但在非常接近0℃时,膨胀速度一下子变得十分惊人。到冰点以下时,冰块又和普通固体一样收缩了。反常膨胀并不是水唯一令人好奇的特性,同样奇怪的是,要把水加热也十分困难(需要10倍于加热一块生铁的能量),而且水的表面张力比甘油还大。所有这些反常特性的形成原因,都在于V型的水分子(H2O)中氢原子微弱的结合力,这使得水分子在液态时形成了一个短暂的新结构,最常见的就是6个水分子形成的3D结构。尽管具体细节还有待探究,但正是这些六聚结构从根本上造成了水如此多的奇怪特性。

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