Почти уверен, что твёрдое состояние воды ассоциируется у вас только лишь со льдом. Это агрегатное состояние, которое появляется в результате охлаждения физической системы до низкой температуры.
С точки зрения термодинамики у частиц есть так называемая тепловая энергия. Она, как вы возможно помните из курса физики, является мерой движения частиц. Пока температура высокая и энергии много, частицы сильно подвижны. При этом характерным агрегатным состоянием будут являться или газ, или жидкость. Они характеризуются хаотическим положением частиц, которое и проявляется из-за большой подвижности элементов системы.
Когда температура падает, частички начинают потихоньку останавливаться. При температуре, близкой к формированию твёрдого агрегатного состояния, частички замирают и упорядочиваются. Полезно помнить, что полностью они всё равно не останавливаются, но начинают вибрировать уже у узлов будущей кристаллической решетки.
Получается, что вода по сути замерзает из-за уменьшения интенсивности колебаний частичек, которое связанно преимущественно с отводом тепла. Меньше интенсивность — появление устойчивой упорядоченной материи.
Частицы выстраиваются в некоторые модели, образуя кристаллические решетки. В нашем случае это будут кристаллы льда.
Кристаллики льда могут быть проиллюстрированы стандартной схемой, которую вы наверняка видели. Она состоит из шаров, расположенных в правильном порядке и мнимых связей, которыми иллюстрируются взаимодействия между атомами.
