水面结冰的原理是什么？

大多数物体都有热胀冷缩的特点。冬天坐火车时听到的“咯噔”声大，就是因为铁轨遇冷收缩，每根铁轨都比夏天时短了一点儿，两根铁轨之间的空隙大了，火车跑起来“咯噔”的声音就大。

液体一般也都是热胀冷缩，但是水却有一个奇怪的特性，它只有在4℃以上时是热胀冷缩。天冷的时候，湖面上散热比较快，湖面的水遇冷收缩，体积变小，变得比较重，这些冷的水沉到湖底，湖底比较暖和的水浮到湖面上来，这样不断对流，就会使本来上面冷下面热的水，很快变成上下温度相同的水。等到湖里的水都达到4℃时，随着天气越来越冷，水开始变成冷胀热缩。因水在4℃时密度最大，当温度达到3℃时，这时的冷水就开始膨胀变轻，所以湖面上这层冷水不会沉下去，而是留在最上面。等湖面上的水到了0℃时，就开始结冰，当然是先从表面上开始结一层薄薄的冰，等温度再下降时，冰层会变得更厚，因冰的密度比水小，所以，始终浮在水面上，冰下的水还能保持4℃的温度。

幸亏水的这一特性，水里的生物才能存活下来。如果水始终保持热胀冷缩，冬天就会从湖底开始向上结冰，鱼类会被全部冻在湖里，并且到了春天，这些冰融化起来也更加困难。

水结成冰的原理是物理现象凝固。许多液体在凝固时会结晶，形成晶体的固体。

凝固是指在温度降低时，物质由液态变为固态的过程，物质凝固时的温度称为凝固点。目前已知的液体几乎都可以在低温时凝固成为固体，氦是唯一的例外，常压下在绝对零度时仍为液体，需加压才能凝固为固体。

许多液体在凝固时会结晶，形成晶体的固体。结晶的过程是一阶的热力学相变化，在液态固态共存的期间，系统的平衡温度不变，等于凝固点。结晶主要包括二个现象，成核和晶体生长。

扩展资料：

纯净的水是一种无色、无臭、无味、透明的液体，纯净的水不易导电，在常压下水的凝固点（冰点）是0℃,沸点是100℃。

在4℃时，1立方厘米的水的质量为1克，此时密度最大.将水冷却到0℃，可以结成冰而体积增加，它的体积为原来的1.09倍。如果加热到100℃，使水变成水蒸气,体积增加1600多倍。

水对很多物质的溶解能力很强。水中含有溶解的空气，水中生物的生活就是依靠溶解在水中的氧气。

物理现象，气温下降就会结冰，水在常规时零度就会结冰，由液ä½