原因水在从0℃到4℃之间，有一个物理现象叫“反常膨胀” 。
什么是反常膨胀一般物质都具“热胀冷缩"(确切地说，就是吸热时 体积膨胀，放热时体积收缩)的性质 。但少数物质如水、 锑、铋等例外 。
水只在温度超过4℃时才会随着温度的上升而膨胀 。当温度从0℃增加到4℃，水的体积反而减小（如图） 。水的反常膨胀与水极性分子的缔合作用有关 。
反常膨胀的好处水的“反常膨胀”现象，使得大量的鱼类，可以在冬天寒冷去的季节下得以存活 。
当水温降到℃时，水的密度最大，沉到下层去 。水温降到4℃以下时，由于体积变大，密度变小，不再下沉，便留在上层，直到上层水温降到0℃后结成冰 。深层的水温仍可保持4℃ 。
下图为冬天河水的温度分布图 。
参考文献沈振善 金咸靖 许文明编,水,上海教育出版社,1980年03月第1版,第15页
尹钊著,热学选论,中国矿业大学出版社,2001.11,第168页
【为什么水在4摄氏度密度最大 为什么水在4摄氏度密度最大？】人民教育出版社物理室编著,物理学 第一册,人民教育出版社,1993.12,第260页
佟盛勋 黄淑清 张国栋 杨学礼 刘雪成 甄长荫,普通物理专题研究,北京师范学院出版社,1990年06月第1版,第186页
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