冰面的形成可以阻止冰面以下的水和空氣進(jìn)行熱交換,而冰點(diǎn)這個(gè)溫度本來就可以實(shí)現(xiàn)冰水混熔的狀態(tài),所以很正常.當(dāng)寒冷的冬天來臨后,隨著氣溫的降低,江河湖泊中的水溫也隨之下降.考慮某一湖泊,設(shè)其全部湖水處于某一溫度如10攝氏度, 再設(shè)湖面上空氣的溫度為-10攝氏度,于是湖表面的水就會(huì)變冷, 比如說溫度降到9攝氏度,這部分水因變冷而收縮, 其密度比底下較暖的水為大,因而沉入下面密度較小的水中,下面的 10攝氏度的水上升.冷水的下沉引起一個(gè)混合過程, 此過程一直持續(xù)到湖泊中的所有水冷卻到4攝氏度為止.但是表面的水還要被冷空氣繼續(xù)冷卻降溫, 表面水的溫度進(jìn)一步降低,又比如降到3攝氏度,這部分水的體積不但不縮小反而膨脹,即表面水的密度比下面小,因而就浮在水面上不再下沉.對(duì)流和混合此時(shí)都停止了(當(dāng)然擴(kuò)散不會(huì)停止), 表面下的水基本上靠熱傳導(dǎo)散失內(nèi)能.水是熱的不良導(dǎo)體,這樣散熱是比較慢的.表面水的溫度,先于下面的水降至0攝氏度、開始結(jié)冰. 冰的密度比水小,所以一直浮在水面上而不下沉.冰下面的水,從上到下溫度為0攝氏度到4攝氏度,從上到下逐漸結(jié)冰.由于通過熱傳導(dǎo)而向上散熱,比較慢,并且有地?zé)嵊傻紫孪蛏蟼鲗?dǎo),因此凍結(jié)的速度是緩慢的.若湖泊的水很深,湖水是不會(huì)被凍透的,湖泊中生存的動(dòng)植物就可以在靠近湖底的4攝氏度的水中安然過冬,免遭凍死的厄運(yùn).