Quando a água congela, as moléculas desaceleram e assumem uma posição fixa, embora não da maneira que se possa pensar. A água é feita de moléculas com dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, mas essas moléculas não param de se mover apenas como unidades. Alguém poderia pensar que todos parariam, porque a Terceira Lei da Termodinâmica diz que a entropia cai com a temperatura, chegando perto de zero. No entanto, o gelo não mostra essa propriedade, que é uma das razões pelas quais o gelo é o único sólido menos denso que seu estado líquido.
Os pesquisadores descobriram que os átomos de oxigênio na água se acomodam em uma estrutura ordenada com uma forma cristalina, mas os átomos de hidrogênio não se encaixam em um padrão. Eles param de se mover (afinal, isso faz parte de se tornar um sólido), mas não permanecem com os átomos de oxigênio. Esta é uma das razões pelas quais a criação de gelo é menos eficiente em termos de espaço. A falta de eficiência no espaço leva a uma densidade menor, por isso, se uma garrafa de vidro com água for colocada no congelador, ela explodirá. O espaço dentro do gelo é maior do que dentro da água e precisa passar pelo vidro.
