หากเราเทน้ำออกจากขวดน้ำ น้ำก็ยังคงมีสถานะเป็นของเหลวอยู่ แต่เคยเห็นคลิปที่มีคนเทน้ำออกมา แล้วน้ำไหลออกมากลายเป็นน้ำแข็งหรือไม่ หรือปรากฏการณ์ที่เรากระแทกขวดน้ำแล้วน้ำในขวดกลายเป็นน้ำแข็ง เหตุการณ์ที่น้ำกลายเป็นน้ำแข็งอย่างฉับพลันเช่นนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

 
ในสภาวะปกติแล้วน้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส ณ ความดันบรรยากาศปกติ (1atm) เราจึงเรียกจุดนั้นว่า จุดเยือกแข็ง (Freezing point) หรือถ้าน้ำมีอุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส หรือมีอุณหภูมิติดลบในหน่วยองศาเซลเซียส น้ำก็จะกลายเป็นน้ำแข็งเช่นเดียวกัน เนื่องจากอุณหภูมิเลยจุดเยือกแข็งไปแล้ว แต่ถ้าน้ำยังมีสถานะเป็นของเหลวอยู่ ทั้ง ๆ ที่อุณหภูมิของน้ำต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส จึงอยู่นอกเหนือจากความรู้พื้นฐานที่ว่า เมื่อน้ำมีอุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส น้ำจะต้องเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง เราจะเรียกปรากฏการณ์เช่นนี้ได้อย่างไร และใช้หลักการอะไรมาอธิบาย

ปรากฏการณ์ที่น้ำยังไม่กลายเป็นน้ำแข็งเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง
เราจะเรียกว่า น้ำเย็นยิ่งยวด หรือ Super cooled water หรือ Supercooling

ก่อนอื่นต้องขออธิบายก่อนว่าการที่น้ำจะกลายเป็นน้ำแข็งได้นั้น จะต้องมีแกนของการตกผลึกหรือนิวเคลียสของผลึกคริสตัล (Crystal’s nucleus) ซึ่งผลึกคริสตัลนี้จะมีลักษณะคล้ายกับผลึกของหิมะ หากเรานำหิมะมาส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์จะเห็นผลึกคริสตัลที่เป็นรูปหกแฉกในลักษณะต่าง ๆ ซึ่งหิมะก็คือผลึกของน้ำที่เกิดขึ้นนั่นเอง

หากยังไม่มีการก่อตัวของผลึกคริสตัล น้ำก็ยังคงมีสถานะเป็นของเหลวอยู่ต่อไป แม้ว่าอุณหภูมิจะต่ำกว่าจุดเยือกแข็งหรือน้อยกว่า 0 องศาเซลเซียสแล้วก็ตาม เราจึงเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า "น้ำเย็นยิ่งยวด" แต่น้ำในสถานะของเหลวสามารถลดอุณหภูมิได้ต่ำสุดที่ -48.3 องศาเซลเซียส (ปัจจุบันมีนักวิทยาศาสตร์ชาวสวิตเซอร์แลนด์ สามารถคิดค้นวิธีการทำให้น้ำไม่กลายสภาพไปเป็นน้ำแข็งได้ แม้จะมีความเย็นระดับยิ่งยวดที่อุณหภูมิ -263 องศาเซลเซียส (10 เคลวิน)) ซึ่งเป็นจุดต่ำสุดที่น้ำยังคงสถานะเป็นของเหลวไว้ได้ อุณหภูมิจุดนี้เรียกว่า Glass Transition Temperature คือจุดที่น้ำพร้อมจะเปลี่ยนสภาพกลายเป็นของแข็งแบบกระจกในทันที

ดังนั้น หากไม่มีแกนของการตกผลึก (Crystal’s nucleus) หรือไม่มีสิ่งที่เป็นจุดตั้งต้นของการเกิดผลึก น้ำก็ยังคงมีสถานะเป็นของเหลวต่อไป เพราะผลึกเหล่านี้จะเป็นสิ่งที่ทำให้น้ำค่อย ๆ กลายเป็นน้ำแข็งได้นั่นเอง แต่ถ้าเรานำน้ำที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งและยังมีสถานะเป็นของเหลวอยู่ ไปกระแทกหรือทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเล็กน้อย หรือลดความความดันลง เช่น การเปิดฝาขวดน้ำ ก็จะทำให้บริเวณนั้นมีผลึกเกิดขึ้นและน้ำก็จะค่อย ๆ กลายสถานะเป็นของแข็งจนเป็นน้ำแข็งในที่สุด