水变成冰体积变大，因为液态水中水分子之间存在着较强的氢键作用力。它比分子间的作用力（范得瓦耳斯力）大得多。当水处于液态时，在氢键力的作用下，水分子靠近，在宏观上就表现为体积小。而变为固体时，水变为晶体，分子排列有了规律，氢键的作用力削弱，宏观的表现为体积变大。

水结冰其实是一种结晶的现象，结晶首先需要有凝结核，然后凝结核不断长大，最终长成大块晶体。在标准大气压下，水结冰的温度是0℃，水沸腾的温度是100℃。沸腾是指液体受热超过其饱和温度时，在液体内部和表面同时发生剧烈汽化的现象。液体沸腾的温度叫沸点。不同液体的沸点不同。即使同一液体，它的沸点也要随外界的大气压强的改变而改变。水在零摄氏度以下由液态凝聚为固体状态，称其为结冰。