水的密度會(huì)變化是我們都知道的，如果不會(huì)變化，那水的三種形式固態(tài)，液態(tài)，氣態(tài)就不存在。

氣態(tài)是水密度最小的時(shí)候，只有這樣才會(huì)上升天空，形成云。而固態(tài)是水密度第二小的形態(tài)，由形成的冰漂浮于水可以知道，冰的密度是絕對(duì)沒有液態(tài)狀的水大的。由此可以知道，液態(tài)水是水的三種形態(tài)下密度最大的存在。

我們知道，物質(zhì)基本都有熱脹冷縮的特性，受到加熱，粒子之間運(yùn)動(dòng)加快，粒子之間間隙加大，表現(xiàn)密度減小。而低溫下恰恰相反，粒子之間運(yùn)動(dòng)減小，表現(xiàn)間隙減小，反之密度加大。但這似乎解釋通水的這種現(xiàn)象，為何低溫狀態(tài)下的冰密度會(huì)比水小，說不通。

而且根據(jù)現(xiàn)有科學(xué)研究表明，在液態(tài)水形態(tài)下，它的密度在超冷水狀態(tài)或者趨于零度時(shí)竟然不是最大，而是在4℃時(shí)密度最大，這也不適用熱脹冷縮遠(yuǎn)離。

通過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，水的熱脹冷縮是反常的，水在低于4度時(shí)表現(xiàn)熱縮冷脹，導(dǎo)致密度下降。而在大于4度時(shí)，則恢復(fù)熱脹冷縮。這是水最重要也是最奇特的特性之一。保證了地球生命的延續(xù)。想想地球冰河時(shí)期，如果冰都是下沉，那暴露在低溫空氣中的水會(huì)一直結(jié)冰，到時(shí)整個(gè)海洋和地球就真的冰封了。

為何會(huì)有這樣奇怪的特性呢？原來，當(dāng)水為固態(tài)時(shí)，分子間的相互作用力會(huì)使分子按一定的規(guī)則排列,分子之間會(huì)形成結(jié)晶四面體。這種排列方式可以看做類似支撐作用，會(huì)占據(jù)空間，比較松散，密度自然就沒有液態(tài)水大，漂浮也在情理之中。

現(xiàn)在來說說為何4℃時(shí)水的密度才是最大的，通過觀測發(fā)現(xiàn)，在低于4℃條件下的水，即使沒有結(jié)冰，早就在水中形成肉眼不可見的冰晶體，這些冰晶體恰恰導(dǎo)致水的密度變大的原因。而溫度到達(dá)4℃時(shí)才能充分融化這些不可察覺的冰晶體，這個(gè)時(shí)候才能稱為完全液態(tài)水，密度自然最大。超過4度，水分子的運(yùn)動(dòng)有加快趨勢，分子間隙也開始加大，密度也會(huì)逐漸加大。