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少數物質在一定溫度範圍内溫度升高時體積反而縮小的現象。如水在0反常膨脹4°c範圍内當溫度升高時體積反而縮小。即在4°c時水的密度最大。冬天0°c的水浮于水面凝結成冰，而4°c的水卻沉于水底。銻、铋等少數物質在熔點以上的某一溫度範圍内也有反常膨脹現象。
反常膨脹是物質在特定溫度範圍内，體積隨溫度升高而縮小、密度增大的特殊物理現象，與大多數物質“熱脹冷縮”的普遍規律相反。該現象在自然界中最典型的實例是水在0℃至4℃之間的體積變化：當溫度從0℃升至4℃時，水的體積縮小約0.01%，密度達到最大值。
從分子結構角度分析，反常膨脹的産生源于液态水中氫鍵網絡的重組。低溫狀态下水分子通過氫鍵形成四面體結構，當溫度升高至臨界點時，部分氫鍵斷裂導緻分子排列更緊密。這種分子間作用力的特殊性使得水在結冰時體積反而膨脹約9%，這一特性對地球生态系統具有重要影響，例如冰層浮于水面保護水下生物生存。
《現代漢語詞典》（第7版）将其定義為“物質在溫度變化時出現的與常态相反的膨脹或收縮現象”，《普通物理學》教材則從物态變化角度強調該現象與物質相變潛熱的關聯性。根據中國科學院物理研究所的專題研究，水的反常膨脹特性已被應用于工業淬火工藝優化，通過精确控制水溫梯度提升金屬材料強度。
反常膨脹是指少數物質在特定溫度範圍内表現出的溫度升高體積縮小（熱縮冷脹）的現象，與常見的熱脹冷縮相反。以下是詳細解釋：
反常膨脹的典型代表是水在0-4℃範圍内的行為。當溫度從0℃升至4℃時，水的體積縮小，密度增大，在4℃時密度最大。超過4℃後，水恢複熱脹冷縮的特性。
水的反常膨脹可用氫鍵和締合水分子理論解釋：
除水外，銻、铋、液态鐵等物質在特定溫度範圍（如熔點附近）也會出現類似現象。
水的密度與溫度關系可近似表示為： $$ rho(T) = rho{4℃} left[ 1 - alpha (T - 4) right] $$ 其中$rho{4℃}$為4℃時的最大密度，$alpha$為與溫度相關的系數。
如需完整信息，可參考權威物理教材或文獻來源。
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