Как известно, вода, замерзая и превращаясь в лёд, увеличивается в объёме примерно на 10 %, что связано с образованием кристаллической структуры. Плотность льда при 0 °С примерно на 10 % меньше плотности воды, именно поэтому лёд не тонет.
Если воду охлаждать, то она начинает сжиматься. Но как только температура воды становится ниже (0) градусов, всё изменяется. При замерзании вода опять расширяется. Лёд занимает больший объём, чем вода, и он легче воды.
При охлаждении теплой воды ее объем уменьшается. Это уменьшение продолжается, пока температура не понизится приблизительно до 4°С. При такой температуре вода достигает максимальной плотности и, следовательно, наименьшего объема. При дальнейшем охлаждении воды ниже 4°С она начинает расширяться.
При дальнейшем охлаждении вода медленно расширяется, а при замерзании 0°C скачкообразно расширяется. В итоге объём воды увеличивается примерно на 10% — так что может разорвать ёмкость, в которой замерзает.