La otra respuesta aquí es correcta hasta cierto punto, pero no llega al proceso real.
El punto en el que el CO2 congelado se sublima es básicamente su punto de ebullición. Esta temperatura es -108 grados f, o -78 grados c. Esto está muy por debajo de la temperatura de congelación del agua, o 32 grados f, 0 grados c.
Al poner el hielo seco en agua, la energía térmica se mueve del material más caliente al más frío. La energía transferida del agua al CO2 es suficiente para llevar la superficie del hielo por encima del punto de congelación, en efecto, forzando el CO2 sólido a un gas nuevamente.
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Este gas, a medida que se emite, burbujea a la superficie del agua, llevando consigo aún más energía y bajando aún más la temperatura del agua. Esta caída también hace que parte del agua se empañe, posiblemente debido a la condensación del vapor de agua, causando la niebla asociada con el proceso.