水變成冰會膨脹？聽起來似乎違背了熱脹冷縮的原理，但其實冰的體積比水大。

冰的體積比水大，是因為水分子是極性分子，可以形成氫鍵。在冰的結構中，水分子的兩個氫鍵形成了四面體的網狀結構，其中每個水分子都被四個網孔中的三個包圍，因此水分子之間留有間隙。而當水結成冰時，這些間隙存在，使整個冰的體積變大。

所以，儘管水變成冰會導致體積膨脹，但這並不意味著所有的物質都會發生熱脹冷縮的現象。不同的物質有不同的性質和行為，這取決於它們的分子結構和物理屬性。

本質原因是因為水的氫鍵使水和其他物質不同。冰具有四面體的晶體結構。這個四面體是通過氫鍵形成的，是一個敞開式的鬆弛結構，因為五個水分子不能把全部四面體的體積佔完，在冰中氫鍵把這些四面體聯繫起來，成為一個整體。這種通過氫鍵形成的定向有序排列，空間利用率較小，約佔34％、因此冰的密度較小。水溶解時拆散了大量的氫鍵，使整體化為四面體集團和零星的較小的“水分子集團”(即由氫鍵締合形成的一些締合分子)，故液態水已經不象冰那樣完全是有序排列了，而是有一定程度的無序排列，即水分子間的距離不象冰中那樣固定，水分子可以由一個四面體的微晶進入另一微晶中去。這樣分子間的空隙減少，密度就增大了。

熱脹冷縮是一種物質隨溫度變化而引起的體積變化現象。通常情況下，物質的體積會隨著溫度的升高而增大，溫度的降低而減小。而水和大多數液體是這種規律的例外，水的體積隨著溫度的降低而減小，溫度的升高而增大。

當水溫度降低到0°C以下時，水開始凝固結冰，這是因為水分子在0°C附近會形成水的晶格，凝固的水分子比液態水分子的排列方式更有規律，占據的空間更大。因此，當水溫度降低時，水分子占據的空間也會減小，導致水體積變小。

另外，當水溫度升高時，由於水分子的熱運動加劇，導致水分子不規則地擺動，占據的空間變大，從而導致水體積變大。

總之，水在0°C以下結冰時體積變大，而在0°C以上熱脹冷縮規律依然存在，水的體積隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小。

熱脹冷縮是物體在受熱時體積膨脹，冷卻時體積收縮的現象。然而，冰的體積比水大是一個比較特殊的現象，具體原因如下：

1. 水的密度最高：當水溫度從0℃降低到冰點以下時，水的密度開始增加，達到最大值後開始減小。水的密度最高是在約4℃左右。因此，當水溫降低到低於4℃時，水的體積開始增大。

2. 水的結晶結構：水的結晶結構是以六邊形晶格排列的，這種結構使得冰的形狀比水分子間的間距更大。

綜上所述，當水溫降低到冰點以下時，水分子開始形成六邊形晶格，造成結構的擴展，因而冰的體積比水大。這也是為什麼冰能夠浮在水面上的原因。

原因一、水凝固成冰，其分子結晶有著固定有序地排列，分子間的距離稍有增大，所以冰的體積大於水。

原因二、水的密度比冰的密度大，根據密度公式p=m/V可知，水結成冰其體積變大。

冰的體積比水大是因為水在冷卻過程中發生了結晶，形成了冰晶體。在水分子中，每個水分子由一個氧原子和兩個氫原子組成，呈現出V字形的分子結構。在液態水中，水分子之間存在著較強的氫鍵作用力，使得水分子緊密地靠近，導致水的密度較大。


當水溫降低到0攝氏度以下時，水分子開始緩慢地排列成規則的晶格結構，形成冰晶體。在冰晶體中，水分子之間的氫鍵作用力更加穩定，使得水分子排列得更加有序。這種有序排列導致冰的密度比液態水小，因此冰的體積比水大。


具體來說，當水冷卻到0攝氏度以下時，水分子開始以六角形的晶格結構排列，形成冰晶體。在這種結構中，水分子之間的距離增大，導致冰的體積擴大。這也是為什麼冰會浮在液態水表面的原因，因為冰的密度比水小。


總結起來，冰的體積比水大是因為在冷卻過程中，水分子形成了穩定的晶格結構，使得水分子之間的距離增大，從而導致冰的體積擴大。

在水結成冰時，水分子的運動不能破壞氫鍵，氫鍵起主要作用，它把水分子結起來形成有規則的空間結構結構，在一個晶格中，四個氫原子在正四面體的頂點上，一個氧原子位於四面體的中心。

這樣，使分子間的空隙變大且保持一定，因此水結成冰時體積變大．而在水中分子運動既能破壞水分子之間的氫鍵束縛而又不使分子作劇烈運動導致分子間頻繁碰撞，各分子間可發生相對滑動而相互交錯，這樣就會互相填補空隙~因而體積變大。