4℃密度最大
现象：水与其他物质一样，也遭到热胀冷缩的规律影响。当气温增加，同样重量的水都会收缩，但是这现象到了摄氏四度的时侯就出现改变，四度以下的水反倒会膨胀。也就是说，四度的水是最重的，到了零度结冰时，冰就比水更轻。缘由是哪些呢？
因为水份子是极性很强的分子，能通过构象结合成缔合分子（多个水份子组合在一起）。液态水，除富含简单的水份子(H2O)外，同时还富含缔合分子，最典型的两种是(H2O)2和(H2O)3，后者称为双分子缔合水份子。物质的密度由物质内分子的平均宽度决定。当气温在0℃水未结冰时，大多数水份子是以(H2O)3的缔合分子存在，当气温下降到3.98℃()时水份子多以双分子缔合水份子的方式存在（在温度由0℃升至4℃的过程中，由缔合水份子络合物破裂导致水密度减小的作用，比由分子热运动速率推进导致水密度降低的作用更大，所以在这个过程中，水的密度随气温的增高而加强。），分子抢占空间相对减少，此时水的密度最大。假如水温再继续下降在3.98℃以上，通常物质热胀冷缩的规律即占主导地位了。温度降到0℃时，水缔结冰，水结冰时几乎全部分子缔合在一起成为一个巨大的缔合分子，在冰中水分子的排布是每一个氧原子有四个氢原子为近邻(两个共价键，两个官能团)，这样一种排布引起成一种敞开结构，也就是说冰的结构中有较大的缝隙，所以冰的密度正比同水温的水小。影响：这些妙不可言的奇异现象会使冬天里海洋、江河和河流的水，于结冰以后浮到海面，而气温较高的水则因较重而沉到冰块之下。最后，当整个湖面冻结成冰，上层的水却依然继续保持其液体形态，不受寒流的影响，而海洋河流内中的生命，亦因而得以存活。
同样的热胀冷缩道理，对陆地上带有水份的泥土水的密度比冰大的原因，也是一份难得的祝愿。在冬天，泥土中的水份尚且会结冰，却因水份的容积变大而同时令泥土略为涨大。结果每次从寒流到秋天，温度增加然后又再下降，大地中的水份先从水涨大成为冰，又从冰缩小弄成水，大地就以此经历一个天然的松土过程。泥土不但握住了，并且还带有充足的水份，农小麦因此得以生长！水在四度时最重，实在是精彩的设计。推论：以上谈论的只是一个客观的现象，一个事实。但这个事实让我觉得很神奇，让我总是想问：为何偏偏刚好？假如水的密度不是那么的特殊，这么冬天一来，湖里的水当表面结冰以后，由于它密度小于下边的水，所以它将下沉到水中，而表面又被水代替，水受冷以后，再度结冰，再度下沉，这般继续下去，将只有一个结果：那就是整个河流里的水全部都结了冰，于是水里的生命全部死亡！所幸的是：水很特殊水的密度比冰大的原因，所以生命得以保全。我觉得整个这一切很奇妙，莫非这是碰巧而至的？