水在結冰過程中發生兩件事：

1、液態水變成固態水，這是一個相變過程，在低於冰點的溫度下是自發的，自由能降低。

2、形成冰-水之間的介面，這是一個介面過程，由於介面能的存在，產生這個介面是反自發的過程，自由能升高。

在冰的晶體形成的最初始階段，由於冰核的體積非常小，所以比表面積就非常大，介面過程佔主導，因而結冰過程會導致系統自由能增加，這不是一個自發過程，不會自動發生。

當冰核體積超過一定尺寸（一般幾十個奈米以上），由於比表面積的下降，介面過程漸漸地不在是主要過程，而相變過程變成主導，此時，結冰將導致自由能下降，自發。

所以說，水在結冰時，在形成晶核的階段，需要克服冰-水介面的“阻力”，是不會自發完成的。只有當晶核增長到一定尺度後，水才會自動變成冰。形成晶核這個階段就是一個門檻，跨過去，就迅速結冰，跨不過去，就不會結冰。

當溫度剛好等於冰點時，由於跨不過門檻，所以就不會結冰。

當溫度低於冰點時，就會有區域性溫度漲落導致區域性的晶核產生，晶核一旦成長成一定尺寸，剩下的事情就不必操心了：它會自動地迅速成長起來。但是如果漲落產生的晶核過小，沒有跨過門檻，那麼產生的晶核會自動融化，不會形成冰相。

溫度越高，門檻就越高，就不容易產生足以成長起來的晶核，這就是為何會出現過冷水。

溫度越低，門檻就越低，因而就更容易產生有效的晶核。一旦一個晶核形成了，剩下的水就會依附於這個晶核迅速生長。這就是為何過冷水會突然急速結冰。

由於晶核的形成依賴於漲落，因此，當水的內部存在不均勻流動時，更有利於晶核的成長。這就是為何過冷水晃一晃就急速結冰。

晶核也可以不必完全由水自己形成，也可以依附於一些已有的表面缺陷產生，這樣一來，冰-水介面就大大降低，因而也就大大降低了門檻。這就是為何插入一根玻棒可以迅速引發結冰。

還有什麼現象？總之，都是因為結冰不僅僅是一個相變過程，而且是一個介面過程。它需要先克服阻力形成冰-水介面，然後才能繼續成長。