液态水的统计力学理论

水是一种不寻常的液体。其热物理性质随温度 T 和压力 p 呈非单调变化。水的行为如何编码在其分子中一直不为人知。我们提出了一个统计物理模型——笼水模型，该模型假设三种键合状态：范德华键、成对氢键和多体协同笼蔽氢键。该模型是解析的，因此计算速度非常快，同时与广泛的 pT 实验数据具有极好的一致性。通过易于解释的子状态，笼水模型将水的液体异常——包括其有争议的液-液过冷相变——解释为三种键合类型之间的简单切换。