每到寒冬，水管冻裂的问题屡见不鲜。让人疑惑的是，水结冰后体积变大，为何能把坚硬的水管撑裂？这源于水的特殊物理性质——反常膨胀。对于大多数物质来说，温度降低时体积收缩、密度增大，但水在0℃到4℃之间却呈现相反特性：温度越低，体积越大，密度越小。
这一现象的核心是水分子间的氢键作用。水温较高时，水分子运动剧烈，氢键不断断裂和重组，分子排列紧密；当水温降至4℃以下时，水分子运动减缓，氢键逐渐稳定，形成疏松的四面体结构，让水分子间的空隙变大，导致体积膨胀。数据显示，水结冰后体积会膨胀约9%，产生巨大的膨胀力。而水管多为密闭结构，结冰后的水无法自由膨胀，就会对水管壁产生强烈压力。
普通水管的承受压力有限，当膨胀力超过其极限时，就会出现裂缝甚至断裂。尤其在北方地区，低温持续时间长，水管冻裂的概率更高。了解这一原理后，我们可采取针对性防护措施：在水管外包裹保温棉、泡沫等保温材料；夜间打开水龙头让水缓慢流动，避免水管内水体静止结冰；对于暴露在外的水管，可提前排空内部积水。这些方法能有效减少水管冻裂的风险，保障冬季用水安全。
