水结冰体积变大，是因为液态水中水分子之间存在着较强的氢键作用力。水的密度大，冰的密度小，结冰后，分子间空隙变大，而总质量不变，所以体积会变大。而且，一般情况下，物体遵守热胀冷缩,也就是对于同一物体“固体的密度应比液体大”可是水却相反,这原因涉及到化学。
水结冰其实是一种结晶的现象，结晶首先需要有凝结核，然后凝结核不断长大，最终长成大块晶体。
其实水结冰的过程并不简单，不是说温度降低到0℃，水就会结冰的，还需要水中含有一些小微粒，作为水分子刚开始结冰时的附着物，水中含有的这种小微粒又叫晶核。
水分子的排列往往让氧原子朝外，氢原子朝内，而氧原子略带负电，因此喜欢周围是正电的环境。如周围的环境带正电，温度又是低于0℃，那么水就容易结冰，不管水中有没有晶核。
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