1、热水先结冰。致冷有四种并存的机制：辐射、传导、汽化、对流。通过实验观察对结果进行比较，引起热水比冷水先结冰的原因主要是传导、汽化、对流三者相互作用的综合效果。盛有初温４摄氏度冷水的杯，结冰要很长时间，水和玻璃都是热传导不良的材料，液体内部的热量很难依靠传导而有效地传递到表面。杯子里的水由于温度下降，体积膨胀，密度变小，集结在表面。所以水在表面处最先结冰，其次是向底部和四周延伸，进而形成了一个密闭的冰壳”。内层的水与外界的空气隔绝，只能依靠传导和辐射来散热，所以冷却的速率很小，阻止或延缓了内层水温继续下降的正常进行。

2、由于水结冰时体积要膨胀，已经形成的冰壳”也对进一步结冰起着某种约束或抑制作用。盛有初温100摄氏度热水的杯，冷冻的时间相对来说要少得多，看到的现象是表面的冰层总不能连成冰盖，看不到冰壳”形成的现象，只是沿冰水的界面向液体内生长出针状的冰晶（在初温低于１２摄氏度时，看不到这种现象）。随着时间的流逝，冰晶由细变粗，这是因为初温高的热水，上层水冷却后密度变大向下流动，形成了液体内部的对流，使水分子围绕着各自的结晶中心”结成冰．初温越高，这种对流越剧烈，能量的损耗也越大，正是这种对流，使上层的水不易结成冰盖．由于热传递和相变潜热，在单位时间内的内能损耗较大，冷却速率较大。当水面温度降到０℃以下并有足够的低温时，水面就开始出现冰晶．初温较高的水，生长冰晶的速度较大，这是由于冰盖未形成和对流剧烈的缘故，最后可以观察到冰盖还是形成了，冷却速率变小了一些，但由于水内部冰晶已经生长而且粗大，具有较大的表面能，冰晶的生长速率与单位表面能成正比，所以生长速度仍然要比初温低的水快得多。