Naarmate de temperatuur van water stijgt, neemt de dichtheid ervan af. Dit komt omdat de watermoleculen sneller bewegen en verder van elkaar verwijderd raken, wat resulteert in een afname van de massa per volume-eenheid. Het tegenovergestelde geldt voor de meeste andere stoffen, die bij verhitting uitzetten en dichter worden. Dit unieke gedrag van water heeft belangrijke implicaties voor veel natuurverschijnselen, zoals de vorming van ijs op het oppervlak van meren en vijvers in de winter.