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因为温水较冷水膨胀，内部空间较大，密度较小且水分子较活跃，相互碰撞较频繁。所以，在冬天寒冷的情况下，活跃的水分子把冷气温迅速相互传递并较为畅通地在密度较小的温水里传播，整体水温下降的速度也就相对较快。冷水的密度较大，水分子活动也较慢，冷气温在冷水里的整体传播速度也就较缓慢。所以这时温水比冷水冻得相对更快。

水以三种不同的状态共同存在：液体、固体和气体。在液态的水中，分子的移动十分自由，水能占据所给予的各种形状的容器里，而在热水中，分子移动得更为自由，所需的空间也就越大，这就是热胀冷缩的道理。水中的分子，周围温度越冷，分子运动得就越慢，挨得就越紧，所占空间就越小。但是４摄氏度以下后，分子会形成一定的网格样排列的形状，它所占用的空间比在液态水中的多，所以冰是浮在水上的。