在标准大气压下，1升水在4℃时质量恰好为1公斤；温度偏离时因密度变化导致质量不同，如20℃时为0.998207公斤，100℃时为0.958369公斤，需依m=ρ×V公式代入对应温度密度精确计算。
如果需要将一升水的质量换算为公斤单位，则必须考虑水的密度随温度变化的特性。在标准大气压下，水的密度在4℃时达到最大值，此时一升水恰好等于一公斤。以下是基于该物理特性的详细说明：
一、水在4℃时的密度特性
水的密度并非恒定不变，而是随温度升高或降低而减小。在3.98℃（通常简化为4℃）时，纯水的密度达到最大值，为999.972 kg/m³，即约1.000 g/cm³。由于1升等于1000 cm³，因此在此温度下，1升水的质量为1000克，即1公斤。
二、不同温度下1升水对应的质量差异
当水温偏离4℃时，其体积因热胀冷缩发生微小变化，导致相同体积下的质量不再严格等于1公斤。例如，在20℃时，水的密度约为998.207 kg/m³，此时1升水的质量为0.998207公斤；在100℃沸腾状态下，密度降至958.369 kg/m³，对应质量为0.958369公斤。
三、计算公式与单位换算关系
质量（m）、密度（ρ）和体积（V）之间的基本关系为 m = ρ × V。已知1升 = 0.001 m³，若取ρ = 1000 kg/m³（4℃近似值），则计算得 m = 1000 kg/m³ × 0.001 m³ = 1 kg。该公式适用于任意温度下的精确换算，只需代入对应温度下的实测密度值即可。
四、实验验证方法
可通过精密天平与标准容量瓶进行实测验证：先将容量瓶在恒温水浴中稳定至目标温度（如4℃），再注入蒸馏水至标线，最后称量其质量并扣除空瓶质量。重复多次测量可获得该温度下1升水的平均质量值，结果将显示在4℃时最接近1.000公斤。
五、影响测量精度的关键因素
实际测量中需控制多项变量以确保结果准确：使用经校准的A级容量瓶和电子天平；采用高纯度蒸馏水或去离子水以避免溶解杂质改变密度；维持环境气压稳定，因大气压变化会影响液体体积微小波动；避免手温传导导致局部升温，操作应使用隔热镊子与恒温夹具。
