Почему в больших водоемах замерзает только поверхностный слой воды?

потомучто мороз не способен проникнуть через уже замёрзшую воду далее

Толщина льда растет в течении зимы. Просто в достаточно больших, глубоких водоемах она не успевает промерзнуть до дна. Причины: 1. лед имеет плотность меньше плотности воды и плавает в ней, 2. теплопроводность льда низкая и чем он толще тем хуже проводит тепло, 3. теплоемкость воды очень большая. Если на земле наступит ядерная зима, длящаяся десятки лет, то и некоторые моря могут промерзнуть до дна.

Потому что теплопроводность воды очень низкая - не успевает за одну зиму промёрзнуть.

не только в больших

максимальная плотность физических тел наблюдается при температуре затвердевания. Максимальная плотность дистиллированной I воды наблюдается в аномальных условиях — при температуре I 4-3,98° С (или округленно +4° С), т. е. при температуре выше точки затвердевания (замерзания). При отклонении температуры воды от 4° С в обе стороны плотность воды убывает. Аномальное изменение плотности воды влечет за собой такое же аномальное изменение объема воды при нагревании: с возрастанием температуры от 0 до 4° С объем нагреваемой воды уменьшается и только при дальнейшем возрастании начинает увеличиваться.

Если бы при понижении температуры и при переходе из жидкого состояния в твердое плотность и объем воды изменялись так же, как это происходит у подавляющего большинства веществ, то при приближении зимы поверхностные слои природных вод охлаждались бы до 0° С и опускались на дно, освобождая место более теплым слоям, и так продолжалось бы до тех пор, пока вся масса водоема не приобрела бы температуру 0° С. Далее вода начинала бы замерзать, образующиеся льдины погружались бы на дно, и водоем промерзал бы на всю его глубину. При этом многие формы жизни в воде были бы невозможны. Но так как наибольшей плотности вода достигает при 4° С, то перемещение ее слоев, вызываемое охлаждением, заканчивается при достижении этой температуры. При дальнейшем понижении температуры охлажденный слой, обладающий меньшей плотностью, остается на поверхности, замерзает и тем самым защищает лежащие ниже слои от дальнейшего охлаждения и замерзания.

На самом деле этот эффект максимальной плотности воды при +4° С результат активности несимметричных (абсолютно всех) молекул воды .
Молекулы воды H-O-H несимметричны .
В науке этого нет .