Gheața se formează atunci când temperatura ambiantă devine suficient de rece încât apa să înghețe și să se extindă vizibil în volum. Se știe că din zece litri de apă se obțin aproximativ unsprezece litri de gheață.
Capacitatea oricărui corp de a pluti sau de a se scufunda în apă este determinată conform unui principiu formulat mai întâi de Arhimede, un om de știință grec antic care a trăit în secolul al III-lea î.Hr. El a descoperit legea, care mai târziu a devenit cunoscută drept legea lui Arhimede. Afirmă că orice corp scufundat într-un lichid este împins la suprafață cu o forță egală cu greutatea lichidului deplasat de corp. Lemnul este în medie de două ori mai ușor decât apa, așa că un bloc de lemn este ținut la plutire cu jumătate din volumul său de apă. Scoarța de stejar de plută este de cinci ori mai ușoară decât apa, iar gheața este cu aproximativ o zecime mai ușoară. Acesta este motivul pentru care un aisberg este scufundat în apă în proporție de nouă zecimi și este de fapt mult mai mare decât credem. Când temperatura ambientală este doar puțin sub punctul de îngheț al apei, adică zero grade Celsius, gheața poate fi topită fără încălzire suplimentară prin creșterea presiunii. Când presiunea suplimentară este eliminată, apa îngheață din nou. Deci, de exemplu, când, după ce ai adunat o mână de zăpadă, o strângi în mâini pentru a face un bulgăre de zăpadă, unii dintre fulgi de zăpadă se topesc în același timp, transformându-se în apă, care îngheață din nou, de îndată ce deschizi palmele. . Expansiunea apei în timpul formării gheții are ca rezultat eliberarea unei forțe considerabile. Apa, care umple o mică crăpătură în stâncă de la an la an, iarna se transformă în gheață, crește în volum și în cele din urmă este capabilă să despartă un bloc imens de granit! Acest proces joacă un rol important în deteriorarea și distrugerea rocilor. Omul a învățat de mult să folosească această putere în propriile sale scopuri. În carierele uriașe de piatră din Finlanda, tăietorii de pietre despart fără efort fragmente uriașe de rocă umplând crăpăturile din piatră cu apă și apoi așteptând ca aceasta să înghețe.