为什么矿泉水瓶倒入热水是收缩体积，而不是正常的热胀冷缩？
热胀冷缩只是对于最简单、最理想材料的规律，真实的材料体系中存在更为复杂多样的相互作用力，会让这一规律出现变化。例如水分子氢键与原子热运动的相互博弈，使水在0℃至4℃区间呈现热缩冷胀的现象。氢键的排布方式会让水体体积膨胀，温度升高既会破坏氢键结构，同时也会产生热膨胀效果，该温度区间内两种作用相互抗衡，便形成了反常的体积变化。
有机材料的结构更为繁杂，不仅自身具备大分子结构，分子间作用力也错综复杂。制作塑料瓶的PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PS（聚苯乙烯）、PE（聚乙烯）等材质，本身均属于正温度系数材料，具备受热膨胀的特性。但矿泉水瓶生产时，塑料原料在模具中经加热拉伸后冷却定型，分子链被固定在拉伸延展的状态。灌入热水后，被拉伸的分子链热运动活跃度提升，会自发回归整体能量更低的稳定形态，瓶体随之发生收缩。
以上可以解释热水倒入瓶中，瓶身快速出现不可逆变形的现象。若是倒入热水后拧紧瓶盖，瓶身会随水温降低慢慢收缩，原理则相对简单：热水加热瓶内空气，气体受热膨胀向外逸出；待水温回落，瓶内气体体积急剧缩减，内部气压降低，外界大气压便会将质地柔软的瓶身向内挤压凹陷。这种气体温度变化引发的凹陷收缩，也会让瓶子看起来体积变小。
（据中科院物理所微信公众号）