先来讨论水的密度与湿度的关系。水是一种神奇的物质，它的神奇表现在许多方面与其它物质有不同的地方。其中之一，就是水的密度与气温关系不符合热胀冷缩原理。在通常情况下，大多数物体的气温下降时，物体的容积膨胀、密度增大，表现为“热胀冷缩”现象。但是水的密度要界定为三个阶段：在4℃以上，4℃时，在4℃以下。在4℃以上，其密度虽气温的下降而降低。在4℃时，水的密度最大。在4℃以下，密度随着气温的增加而减少，即水在4℃以下有“热缩冷胀”的反常膨胀现象。
严寒的冬天，冷水接触处，水和冰的体温总为0℃。这是因为冰是晶体，晶体在融化或融化时气温不变。若气温高于0℃，水会继续融化成冰，若气温低于0℃，冰会融化为水。在融化的过程中会保持0℃不变；在融化的过程中气温也保持0℃不变。从冷水接触处开始，随水深的降低体温渐渐下降，密度逐步减小，直到顶部的水保持4℃不变，此时密度最大，以保证水底的鱼儿不会被饿死。
对于这些现象，科学家有不同的解释。本人按照分子动理论来理解，在质量一定的情况下，物质的密度由容积大小决定，而容积大小是由分子间的距离大小决定的。4℃以上，随气温下降水份子的热运动激化，分子宽度离变大，容积变大；相反，体温升高时，水的容积变小。当体温等于4℃时，分子间的距离达到为最小，容积最小。
这主要是水在不同的水温下，水底的单个水份子数量、双个水份子数量、多个水份子以官能团方式产生的“分子团”的数量不同。假如“分子团”数目较多，“分子团”之间的平均距离都会变大。体温升高越多，这种“分子团”越多，分子间的距离越大，容积就越大。在4℃时，以官能团结合的双水份子数量最多，水份子的宽度最小10摄氏度水的密度，水的密度最大，水的容积最小。
晓得上述原理就可以晓得水的容积与湿度的关系了。依照密度的估算公式：ρ=m/v，物体的质量不与体温、状态、位置、体积等诱因的变化有关，即质量是一个定值，在质量一定的情况下，物体的密度与容积成正比，而容积又与气温有关。对于水而言，4℃以上10摄氏度水的密度，气温下降容积渐渐变大；4℃以下，气温下降容积渐渐变小；当体温等于4℃时，容积最小。