Có, nước có thể ở thể lỏng dưới 0 độ C. Có một vài cách để điều này xảy ra.
Trước hết, pha của một chất (khí, lỏng hay rắn) phụ thuộc rất nhiều vào cả nhiệt độ và áp suất của nó. Đối với hầu hết các chất lỏng, tăng áp suất sẽ làm tăng nhiệt độ đông đặc của chất lỏng thành rắn. Chất rắn được hình thành khi các phân tử lỏng lỏng lẻo, lang thang gần nhau và chậm lại đủ để tạo liên kết ổn định giữ chúng tại chỗ. Khi áp dụng áp suất lên chất lỏng, chúng ta buộc các phân tử phải đến gần nhau hơn. Do đó, chúng có thể tạo liên kết ổn định và trở thành rắn ngay cả khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ đông đặc ở áp suất chuẩn. Tuy nhiên, nước khá đặc biệt. Phân tử nước giãn ra khi liên kết thành cấu trúc tinh thể rắn. Hành động giãn ra này khiến băng có mật độ thấp hơn nước lỏng, làm cho băng nổi trên mặt nước. Hành động giãn ra của phân tử nước trong quá trình đông đặc cũng có nghĩa là áp dụng áp suất lên nước sẽ hạ nhiệt độ đông đặc. Nếu bạn áp dụng đủ áp suất (khiến phân tử nước khó giãn ra thành cấu trúc rắn), bạn có thể có nước lỏng ở vài độ dưới 0 độ C.
Ngay cả khi không áp dụng áp suất, bạn vẫn có thể có nước lỏng ở nhiệt độ dưới 0 độ C bằng cách sử dụng phụ gia. Phụ gia như muối có thể can thiệp vào liên kết hóa học cần thiết để tạo thành chất rắn và do đó có thể hạ nhiệt độ đông đặc của nước. Muối bao gồm ion natri và clorua mạnh. Khi hòa tan trong nước, các phân tử nước có xu hướng bám vào các ion muối thay vì liên kết với nhau, và do đó không đông đặc dễ dàng. Khi bạn thêm nhiều muối vào nước, nhiệt độ đông đặc của nó tiếp tục giảm cho đến khi nước đạt đến bão hòa và không thể giữ thêm muối nữa. Nếu bạn thêm đủ muối, nhiệt độ đông đặc của nước có thể giảm xuống tới -21 độ C. Điều này có nghĩa là nước ở -21 độ C vẫn có thể ở thể lỏng nếu thêm đủ muối.
Ngay cả khi bạn không áp dụng áp suất và không thêm bất cứ thứ gì vào nước, bạn vẫn có thể có nước lỏng ở nhiệt độ dưới 0 độ C. Để nước đông đặc thành băng, nó cần một thứ gì đó để đông đặc lên trên đó để bắt đầu quá trình. Chúng ta gọi những điểm bắt đầu này là “trung tâm đông tụ”. Trong hầu hết các tình huống, một chút bụi bẩn, tạp chất, hoặc thậm chí là rung nhỏ trong nước cung cấp trung tâm đông tụ cho nước đông đặc lên trên. Nhưng nếu nước của bạn rất tinh khiết và tĩnh lặng, không có gì để các phân tử nước kết tinh lên trên. Do đó, bạn có thể làm mát nước rất tinh khiết xuống dưới 0 độ C mà không bị đông đặc. Nước trong điều kiện này được gọi là “siêu lạnh”. Ở áp suất chuẩn, nước tinh khiết có thể được siêu lạnh xuống khoảng -40 độ C. Nước siêu lạnh không bị đông đặc chỉ vì thiếu trung tâm đông tụ. Do đó, một khi có trung tâm đông tụ (có thể đơn giản là rung động), nước siêu lạnh sẽ nhanh chóng đông đặc. Mưa đá là một ví dụ tự nhiên về nước lỏng siêu lạnh. Một khi mưa đá rơi xuống một vật trên bề mặt trái đất, vật đó cung cấp trung tâm đông tụ, và mưa đông đặc thành băng.
