4℃，水在4℃时的密度为1000kg/m3。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，只有在4℃的时候，水的体积最小。物体的密度是用质量除以体积得出的，所以在4℃时，水的密度最大。高于4℃或低于4℃时，水的体积都会膨胀，这种现象被称为“反常膨胀现象”。
大部分的物质受热时都增大自己的体积，即热胀冷缩，同时减小密度。水也具有这种性质，但是在 0℃和 4℃之间例外，此时随着温度的升高，水的体积并不是增加，而是缩小。4℃时水的密度最大。因此，水的体积和温度之间的关系不是直线关系，而是曲线关系，这和大多数物质不一样。
水的这种奇异特性很容易在自然界中看到，如冬天河塘里的水结冰时，总是从水面开始的。也就是说首先是河面的水温降到0℃，下面的水温则高于0℃，从上向下温度逐渐升高，河底温度在4℃左右；密度则逐渐增大，河底密度最大。正因为水的这种奇异特性，才出现“人在冰上走，鱼在冰下游”的自然景象。
到目前为止，人们对水分子的研究还是很不够的，有关水的反常膨胀现象尚没有统一的解释。
