为什么水变成冰后体积会增大？
在水结成冰时，水分子的运动不能破坏氢键，氢键起主要作用，它把水分子结起来形成有规则的空间结构结构，在一个晶格中，四个氢原子在正四面体的顶点上，一个氧原子位于四面体的中心．这样，使分子间的空隙变大且保持一定，因此水结成冰时体积变大。
而在水中分子运动既能破坏水分子之间的氢键束缚而又不使分子作剧烈运动导致分子间频繁碰撞，各分子间可发生相对滑动而相互交错，这样就会互相填补空隙~因而体积变大。
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水的热胀冷缩是反常的，水在低于4度时热缩冷胀，导致密度下降，而大于4度时，则恢复热胀冷缩。这是水最重要也是最奇特的特性之一。
这是保障生物存在的很重要的一点，当水结冰的时候，冰的密度小，浮在水面，可以保障水下生物的生存。当天暖的时候，冰在上面，也是最先解冻。
但如果冰的密度比水大，冰会不断沉到水下，天暖的时候也不会解冻，来年上面的水继续冰冻，直到所有的水都成了冰，那所有的水生生物都不会存在了。
参考资料来源：百度百科-水结冰
在水结成冰时，水分子的运动不能破坏氢键，氢键起主要作用，它把水分子结起来形成有规则的空间结构结构，在一个晶格中，四个氢原子在正四面体的顶点上，一个氧原子位于四面体的中心．这样，使分子间的空隙变大且保持一定，因此水结成冰时体积变大。
而在水中分子运动既能破坏水分子之间的氢键束缚而又不使分子作剧烈运动导致分子间频繁碰撞，各分子间可发生相对滑动而相互交错，这样就会互相填补空隙，因而体积变大。
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整个结冰过程中，从冰壳表面竟然会连续地喷射出大量细微水滴（直径1～20微米），一个结冰过程中的水滴简直就像一个微小的喷雾器，更值得关注的是，喷出的这些细微水滴都是带正电的，结冰中的水滴则是带负电的。
究其原因，还是水在结冰时体积会增大的性质导致的。由于水滴表面的晶核多，温度比水滴内部低，水最先从水滴表面结冰，从而形成一层冰壳。
但是内部的水要想结冰，就需要撑开这层冰壳，但每次冰壳被撑开时都会突然而又剧烈，内部未结冰的水分子正在“努力向外用力”。
冰壳的突然裂开会让它们来不及“刹车”，从而从裂开的缝隙中跑了出来。这就像集体推一面墙，如果墙突然倒下，推墙的人会来不及撤力，而由于惯性，随墙的倒下会向前摔个趔趄。
参考资料来源：百度百科-水结冰
由于水分子是极性很强的分子，能通过氢键结合成缔合分子（多个水分子组合在一起）。液态水，除含有简单的水分子(H2O)外，同时还含有缔合分子，最典型的两种是(H2O)2和(H2O)3，前者称为双分子缔合水分子。物质的密度由物质内分子的平均间距决定。当温度在0℃水未结冰时，大多数水分子是以(H2O)3的缔合分子存在，当温度升高到3.98℃(101kPa)时水分子多以双分子缔合水分子的形式存在（在水温由0℃升至4℃的过程中，由缔合水分子氢键断裂引起水密度增大的作用，比由分子热运动速度加快引起水密度减小的作用更大，所以在这个过程中，水的密度随温度的增高而加大。），分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。如果温度再继续升高在3.98℃以上，一般物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。水温降到0℃时，水结成冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键，两个氢键)，这样一种排布导致成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的空隙，所以冰的密度反比同温度的水小。
