Fagyasztás és molekuláris mozgás
Amikor a víz megfagy, a folyadékból általában szilárd állapotba kerül. Folyadékként a vízmolekulák állandó mozgásban vannak, ütköznek és lökdösik egymást, és soha nem maradnak sokáig egy helyen. Amikor a víz megfagy, a molekulák lelassulnak és a helyükre helyezkednek, rendes formációkban sorakoznak fel, amelyeket kristálynak tekintenek. A tiszta vízhez a hőmérsékletnek 32 Fahrenheit fokig (nulla Celsius fok) kell esnie, hogy ez megtörténjen. Bármely anyag esetében a fagyás hőmérséklete azoktól az erőktől függ, amelyek miatt molekulái összetapadnak.
Ragadós molekulák és fagyáspont
Minden molekulának és atomnak olyan erői vannak, amelyek vonzzák egymást. Egyes atomok, például a szén nagyon erősen ragaszkodnak egymáshoz; mások, például a hélium, nagyon kevés vonzó erővel bírnak. Az erős vonzóerővel rendelkező anyagok Fahrenheit ezer fokban fagynak meg, míg azok, amelyek gyengék, például nitrogén, nagyon hideg hőmérsékleten fagynak be. A vízmolekulák közötti vonzás mérsékelt - sem gyenge, sem erőteljes -, így a víz szerény 32 Fahrenheit fokon fagy meg.
Fagyáspont depresszió
Ha más anyagokat ad a vízhez, például cukrot vagy sót, akkor a hőmérséklet 32 fok alá csökken, mielőtt a jég képződik. Az új fagyáspont a hozzáadott anyagtól és a vízzel való keveredéstől függ, ezért egyes városokban a városok sót tesznek az utakra, hogy télen eltávolítsák a jeget és a havat. Másik példa: a vodka, a víz és az alkohol keveréke, fagyasztóban tartva hosszabb ideig folyékony marad. A vodkában lévő alkohol jelentősen csökkenti a fagyáspontot.
Fagyasztás, tágulás és kristályképződés
A legtöbb anyag kihűlve térfogatában összehúzódik, vagy összezsugorodik. A víz csak addig húzódik össze, amíg le nem engedik 39 fokig; hidegebb hőmérsékleten tágulni kezd. Ahogy a víz egyre hidegebb lesz, molekulái lelassulnak és úgy rendeződnek, hogy hézagok maradnak a molekulacsoportok között. Ahogy hűlnek, a molekulák hatszögletű mintákat alkotnak, amelyek végül hópelyhekké és rokon kristályokká válnak.
A jég terjeszkedésének ereje
Ha egy palackot teljesen vízzel tölt meg, majd fedővel lezárja, mielőtt fagyasztóba tenné, a víz egyre hidegebbé válik. Végül a jég felrobbantja az üveget. Ez még az erős anyagokból, például vasból készült edényekre is igaz; a fagyasztó víz által kifejtett nyomás mínusz 7,6 Fahrenheit fokon (mínusz 22 Celsius fok) 40 000 psi.