冰是由氢键连接而成的固体.
氢键造成了冰结构上的空旷（冰的结构浪费了大量的空间）.当冰块融化、结构离解时,分子将填入那些被浪费的空间.
这意味着,冰块融化后其体积将会缩小.冰在这点上与大多数固体是不同的,大多数固体融化后其体积将会增大.
相应的,当水结成冰之时,水分子间的氢键将形成空旷的分子结构导致其体积增大.而大多数液体在凝固时体积会缩小.
在极冷的液态水中,仍然遗留有氢键所形成的空旷结构.随着温度的增加,分子不断脱离空旷结构,水所占体积不断缩小 （密度不断增加）.当分子完全脱离空旷结构后,随着温度的继续增加,分子的热运动促使分子间距增大的效应将显现出来,这是液体加热时的正常表现.在0 ℃至4 ℃时,水的体积将随温度的上升而缩小.4 ℃以上时,水的体积将随温度的上升而增大.
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