水的温度在0℃~4℃之间是反常膨胀,即热缩冷胀。
冬天,当气温下降时,上层河水的温度降低,由于水是热的不良导体,河底水的温度较高,河面水的温度较低,密度较大,就要下沉,河底水的温度高就要上升,形成对流,使河水不断冷却。当整个河水的温度都降到4℃时,对流就终止了。
气温继续下降时,上层河水的温度继续下降,河底水的温度仍保持4℃。
当上层的河水温度降到0℃并继续放热时,河面开始结冰。
从这以后,由于水和冰都是热的不良导体,光滑明亮的冰面又能防止热辐射,因此,热传递的三种方式都不易进行,冰下的水放热极为缓慢,结成厚厚的冰需要时间很长,所以有“冰冻三尺,非一日之寒”的说法。