На відміну від інших тіл вода при нагріванні поводиться по-особливому. Якщо при нагріванні тіло розширюється, значить, воно стає менш щільним, - адже речовини в цьому тілі залишається стільки ж, а обсяг його збільшується. При нагріванні рідин в прозорих судинах можна спостерігати, як більш теплі і тому менш щільні шари піднімаються з дна вгору, а холодні опускаються вниз. На цьому засновано, між іншим, пристрій водяного опалення з природною циркуляцією води. Остигаючи в радіаторах, вода стає щільніше, опускається вниз і надходить в котел, витісняючи вгору вже нагріту там і тому менш щільну воду.
Подібний рух відбувається і в водоймі. Віддаючи своє тепло холодному повітрю, вода охолоджується з поверхні і, як більш щільна, прагне опуститися на дно, витісняючи собою нижні теплі, менш щільні шари. Однак такий рух буде відбуватися тільки до тих пір, поки вся вода не охолоне до плюс 4 градусів. Зібралася на дні при температурі 4 градуси вода вже не буде підніматися вгору, хоча б поверхневі її шари і мали температуру нижчу. Чому?
Вода при 4 градусах має найбільшу щільність. При всіх інших температурах - вище або нижче 4 градусів - вода виявляється менш щільною, ніж при цій температурі.
В цьому і полягає одна з відступів води від закономірностей, загальних для інших рідин, одна з її аномалій (аномалія - це відхилення від норми). Щільність всіх інших рідин, як правило, починаючи від температури плавлення, при нагріванні зменшується.
Що ж буде далі при охолодженні? Верхні шари води стають все менш і менш щільними. Тому вони залишаються на поверхні і при нулі градусів перетворюються в лід. У міру подальшого охолодження кірка льоду росте, а під ним, як і раніше знаходиться рідка вода з температурою, що лежить між нулем і 4 градусами.