水结成冰的原理是由于水的分子在低温下通过降低分子的热运动而形成固态晶体结构。水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成的，呈V字形排列。
当温度下降到冰点以下时，水分子的热运动逐渐减缓，分子之间的相互作用变得更加强烈。在0摄氏度时，水分子开始排列成一种规则的晶格结构，形成冰的晶体。
每个水分子在冰中与其他四个相邻的水分子通过氢键相连，氢原子和氧原子之间的弱相互吸引力。这种氢键结构使得冰的分子排列规则、稳定。
由于冰晶体中分子间的相互作用力更强，分子的平均距离更小，所以冰的密度相对于液态水更大，即冰比水轻。
值得注意的是，当水结冰时，体积会扩大约9%，这是因为冰晶体中分子排列更加规则，占据更多的空间。这也是为什么冰块会比相同质量的水占据更大的空间。
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