水的密度会变化是我们都知道的，如果不会变化，那水的三种形式固态，液态，气态就不存在。

气态是水密度最小的时候，只有这样才会上升天空，形成云。而固态是水密度第二小的形态，由形成的冰漂浮于水可以知道，冰的密度是绝对没有液态状的水大的。由此可以知道，液态水是水的三种形态下密度最大的存在。

我们知道，物质基本都有热胀冷缩的特性，受到加热，粒子之间运动加快，粒子之间间隙加大，表现密度减小。而低温下恰恰相反，粒子之间运动减小，表现间隙减小，反之密度加大。但这似乎解释通水的这种现象，为何低温状态下的冰密度会比水小，说不通。

而且根据现有科学研究表明，在液态水形态下，它的密度在超冷水状态或者趋于零度时竟然不是最大，而是在4℃时密度最大，这也不适用热胀冷缩远离。

通过进一步研究发现，水的热胀冷缩是反常的，水在低于4度时表现热缩冷胀，导致密度下降。而在大于4度时，则恢复热胀冷缩。这是水最重要也是最奇特的特性之一。保证了地球生命的延续。想想地球冰河时期，如果冰都是下沉，那暴露在低温空气中的水会一直结冰，到时整个海洋和地球就真的冰封了。

为何会有这样奇怪的特性呢？原来，当水为固态时，分子间的相互作用力会使分子按一定的规则排列,分子之间会形成结晶四面体。这种排列方式可以看做类似支撑作用，会占据空间，比较松散，密度自然就没有液态水大，漂浮也在情理之中。

现在来说说为何4℃时水的密度才是最大的，通过观测发现，在低于4℃条件下的水，即使没有结冰，早就在水中形成肉眼不可见的冰晶体，这些冰晶体恰恰导致水的密度变大的原因。而温度到达4℃时才能充分融化这些不可察觉的冰晶体，这个时候才能称为完全液态水，密度自然最大。超过4度，水分子的运动有加快趋势，分子间隙也开始加大，密度也会逐渐加大。