在雲層中有許多水滴在溫度低於0℃時仍不凍結，這種水滴叫過冷水滴。過冷水滴是不穩定的，只要它們被輕輕地震動一下，馬上就會凍結成冰粒。當過冷水滴與霰粒碰撞時，會立即凍結，這叫撞凍。

當發生撞凍時，過冷水滴的外部立即凍成冰殼，但它內部仍暫時保持著液態，並且由於外部凍結釋放的潛熱傳到內部，其內部液態過冷水的溫度比外面的冰殼來得高。溫度的差異使得凍結的過冷水滴外部帶正電，內部帶負電。當內部也發生凍結時，雲滴就膨脹分裂，外表皮破裂成許多帶正電的小冰屑，隨氣流飛到雲的上部，帶負電的凍滴核心部分則附在較重的霰粒上，使霰粒帶負電並停留在雲的中下部

在化學上，水有一種奇異現象，叫做過冷和過熱。

水何以會產生過冷現象呢? 由科學實驗知道，液態的水分子是亂七八糟到處亂串的，而冰塊中的水分子，卻是按照嚴格的“隊形”排列著的。

當水將要結成冰隊必需先有一些微小的冰晶做“核心”，水分子才容易圍繞這些核心不斷地排列起來，使“隊伍”不斷杜狀大，形成冰塊。

在普通水中，由於含有許多極其微小的浮懸物或者是冷卻過程較慢，這時微小的冰晶很容易產生，因此結冰並不艱難。

可是極純的水在很快冷卻時，冰的晶核卻不容易產生，因此雖然溫度已冷至零度以下，這時的水分子卻仍然象“烏合之眾”一樣，由於缺乏“核心”而始終排不成“隊形”，就出現了奇妙的過冷現象。

如果在過冷的水中投入一小粒冰晶，就會象軍隊緊急集合形成“隊形”那樣，立即結成冰。

過冷水是這樣形成的：是因為水中缺少凝結核，或其它原因，在0℃以下還保持著液態，這樣的水叫過冷水。

其中過冷水的溫度低於飽和溫度，飽和水、溼飽和蒸汽、幹飽和蒸汽的溫度等於飽和溫度，過熱蒸汽的溫度高於飽和溫度。區別於上述概念，在工程熱力學中，當水溫低於飽和溫度時（常壓下為100攝氏度[1]）稱為過冷水。