4℃的水密度最大。一般來說，大多數物體都有熱脹冷縮的性質，溫度越高，物質的密度越小。但水卻是一個例外，熱脹冷也脹，只有在4℃時候，體積最小。高於4℃或低於4℃時，體積都會膨脹。這種現象被稱爲“反常膨脹現象”。
水的反常膨脹現象可以用氫鍵、締合水分子理論予以解釋。只有在0℃到4℃的範圍內的水才顯示出反常膨脹的現象來。水的這種奇異特性很容易在自然界中看到，如冬天河塘裏的水結冰時，總是從水面開始的。也就是說首先是水面的水溫降到0℃，下面的水溫則高於0℃，從上向下溫度逐漸升高，水底溫度在4℃左右；密度則逐漸增大，水底密度最大。正因爲水的這種奇異特性，纔出現“人在冰上走，魚在冰下游”的自然景象。
