水的状态

水以三种经典状态中的任何一种存在：固体（冰）、液体（水）和气体（蒸汽或水蒸气）。水的状态取决于 i） 将分子聚集在一起的分子间力和 ii） 导致将它们分开的运动的动能。

当分子间作用力大于动能时，水会结冰。与大多数其他物质不同，水在固态下的密度低于液态。这是因为每个水分子都可以与四个分子形成氢键，形成四面体结构。此特性允许冰漂浮在液态水上。如果没有浮冰，水体会自下而上结冰，杀死水生生物。

当动能以热的形式施加到冰上时，冰会融化成液态水。在这种状态下，水分子之间的氢键不断断裂并再次形成。当冰融化时，水的温度保持在熔点，直到所有水都是液体。只有这样，水温才会升高。

当动能超过分子间作用力时，水会变成蒸汽。从液态水产生蒸汽的过程称为汽化。动能的增加可能发生在样品内部（如沸腾），也可能发生在水蒸发的表面。升华是直接从固体产生气体而不先通过液相的过程。这种转变取决于低大气压，从而增强了动能的影响。

当动能降低时，蒸汽可以在称为冷凝的过程中转变为液体，或者在称为沉积的过程中直接转化为固体。冷凝导致下雨，沉积导致雪。

在寻找其他生物相容性行星的过程中，水的存在是一个至关重要的特征，尤其是液态，因为地球上的生命始于水。土卫二是土星的一颗冰雪覆盖的卫星，其南极有水柱或间歇泉。这最初引发了关于土卫二冰下是否有液态水的大量争论，因为发现这些羽流同时携带蒸汽和冰。然而，月球围绕土星的轨道和其他线索表明，土卫二存在一个巨大的液态海洋，使其可能适合生命生存。