热胀冷缩0时水的密度最大水有三种形态：及固态、液态、和气态这三种水的形态取决于水的温度变化温度过低到达冰点形成固态温度过高达到沸点形成气态结余冰点和沸点之间温度的水为液态这三种水的形态，以气态密度最小，液态密度最大，固态冰密。
这三种水的形态取决于水的温度变化。温度过低到达冰点形成固态。温度过高达到沸点形成气态。结余冰点和沸点之间温度的水为液态。
这三种水的形态，以气态密度最小，液态密度最大，固态冰密度居中而定。气态这个不用过多解释，固态我们也可以通过冰的漂浮得到定论。
这是由于物质分子的运动造成，分子的运动越快说明温度越高。所谓热胀冷缩。同质量下体积不一样，密度也就不一样。
那么，水在液态下，我们以水能保持液体最低形态的温度也就是冰点来说，这个时候水的密度是最大吗？
其实不然，研究发现，4℃时水才是密度最大的时候。为何会这样？我们先来了解水中一种奇特的相互作用力――氢键。
什么是氢键？
氢键是一种分子与分子之间的特殊作用力。
比如水，水中的氢原子和一种电负性大的原子以共价键（一种稳定机构）结合。结合后假设为A。当A靠近另一种电负性同样大，半径小的原子（假设B）后。那么AB之间就会产生相互作用，这就是所谓氢键。
氢键的多少和有无对于物质本身的性质有很大影响。你比如从密度，溶解性，粘性之类都有很大的区别。
氢键一般在物质液态时生成。氢键的存在和温度分子之间的运动速率密不可分。
液态水时，氢键生成。当温度升高，水分子的运动速率加快时，这个时候水本身就无法生成氢键，原本存在的氢键也会被破坏。
而温度过低，水分子运动速率下降时，这个时分子运动根本破坏不了氢键，这个时候氢键开始发挥它的作用。它把水分子结起来形成有规则的空间结构。在一个晶格中，四个氢原子在正四面体的顶点上，一个氧原子位于四面体的中心。
这种情况下也就是到达冰点结冰了。由于氢键作用形成的这种晶体结构使分子之间间隙变大，导致冰的体积比水大，密度也就变低。
氢键作用下的晶体结构，不用零度就已经开始。
在氢键的作用下，水分子要形成这种结构，前面我已经说了，首先一个就是要在低温状态，分子运动的速率小，保证氢键不被分子运动破坏的情况下。
但这个温度并不需要零度。根据研究表明，当温度低于4度的时候，其实氢键已经开始发挥它的作用，水中就已经开始形成冰晶格了。
这里很多朋友会说，我观察水在4℃的时候，水仍然是液态状，并没有结冰现象发生啊。
其实冰晶确实已经产生了，结冰是液态水的完全固态化，这种情况只是还没有达到所有液体都结冰的情况，我们肉眼是无法看见的。借助于显微镜，你就会发现，水体之中其实已经充斥了很多冰晶了。
由于冰晶的存在。会占据水体的一定空间。所以这个时候水的密度反而变大了。
4摄氏度时，恰好是一个分水岭。这个温度是水保持完全液态状时最低温度，当然密度也是最大的。
