水结冰前后温度和体积的变化

水结冰时温度保持0摄氏度不变，这个过程称为相变。冰的体积比同质量的水大约增大9%。水分子在液态时排列紧密，固态时形成六边形晶体结构，分子间距增大。冬季水管冻裂正是这一现象的体现。结冰过程中，水不断释放热量，温度计读数保持恒定，直到全部转变为冰。

冰的密度小于水，导致浮在水面。湖面结冰时，冰层下方仍保持液态水，为水生生物提供生存环境。冰的导热性较差，仅是水的1/4左右，减缓了热量散失。这一特性使冰成为天然的隔热材料，广泛应用于冷藏运输和建筑保温领域。