冰体积为何比水大？这一现象背后的原因在于分子结构和热力学原理。

当温度处于0℃时，水未结冰，主要存在形式是缔合分子，包括(H2O)2和(H2O)3等，其中大多数水分子以(H2O)3形式存在。当温度上升至3.98℃（101kPa）时，水分子倾向以(H2O)2形式缔合，分子所占空间相对减小，此时水的密度达到最大值。

若继续升温至3.98℃以上，一般物质遵循热胀冷缩规律，而水却表现出相反特性。当水温降至0℃，水分子开始结晶，形成冰。在冰中，每个氧原子周围有四个氢原子作为近邻，形成共价键和氢键。这种排布方式导致冰的结构呈现一种开放性，冰块内部存在大量空隙。

因此，冰的密度反而小于相同温度下的水。这解释了冰体积比水大的现象，即冰的分子排列使得其具有更大的空间和较小的密度，从而导致体积的增加。