水温4℃上下，有两种使密度改变的效应:一是因温度升高，液态水的分子热运动加剧，分子间的距离增大，水的密度减小;另一种是因温度升高，水中所含有的冰晶体逐渐熔解，分子间的距离减小，密度增大。在1大气压下，水温低于4℃，后一种效应占优势;而水温高于4℃，前一种效应占优势。所以水在4°℃密度最大。
一般来说，大多数物体都有热胀冷缩的性质，温度越高，物质的密度越小。但水却是一个例外，热胀冷也胀，只有在4C时候，体积最小。高于4℃或低于4C时，体积都会膨胀。这种现象被称为“反常膨胀现象”。
水的这种特性给人们的日常生活造成一些损失，例如水结冰时体积膨胀所产生的力量，足以把水管、水泥制件等撑破。当然，也能给人类带来好处，特别是在保护鱼类和其他水中生物方面。
