水在3.982℃时密度最大，为0.99997 g/cm³；0–4℃呈反常热缩冷胀，4℃后常规热胀冷缩，100℃时降至0.95836 g/cm³；结冰时密度骤降9.05%。
水的密度并非固定值，而是随温度变化呈现特殊非单调规律。在标准大气压下，其数值在0℃至100℃范围内发生系统性变动，且在接近4℃时达到峰值。以下是基于实测数据的物理常识说明：
一、水密度的最大值与反常膨胀区间
水在3.982℃（常近似为4℃）时密度最大，精确值为0.99997 g/cm³（即约999.97 kg/m³）。该特性源于氢键网络在低温下的有序重构：0℃至4℃升温过程中，部分冰状四面体结构崩解，分子间距反而减小，导致体积收缩、密度上升——此即“热缩冷胀”反常现象。
1、0℃液态水密度为0.99987 g/cm³；
2、2℃时升至0.99994 g/cm³；
3、4℃时达峰值0.99997 g/cm³；
4、5℃回落至0.999965 g/cm³。
二、常温区（10℃–30℃）的密度递减规律
超过4℃后，热运动主导作用增强，分子平均动能上升导致平均间距扩大，密度进入常规“热胀冷缩”下降通道。该区间数据连续、梯度平缓，是实验室与工程计算中最常引用的范围。
1、10℃时密度为0.999700 g/cm³；
2、15℃时为0.999099 g/cm³；
3、20℃时为0.998203 g/cm³；
4、25℃时为0.997044 g/cm³；
5、30℃时为0.995646 g/cm³。
三、高温区（40℃–100℃）的加速衰减特征
随着温度升高，分子热振动幅度显著加大，液态结构松散化加剧，密度下降速率加快。此阶段每升高10℃，密度减少量较常温区扩大约30%–50%，尤其在接近沸点时变化更为明显。
1、40℃时密度为0.99222 g/cm³；
2、50℃时为0.98804 g/cm³；
3、60℃时为0.98320 g/cm³；
4、70℃时为0.97777 g/cm³；
5、80℃时为0.97179 g/cm³；
6、90℃时为0.96531 g/cm³；
7、100℃时为0.95836 g/cm³。
四、相变临界点的密度跃变
当水由液态转为固态（0℃结冰），氢键形成刚性六方晶格，分子排布空隙率增加约9%，造成体积膨胀、密度骤降。该突变是自然界中极少数密度降低的凝固过程，对地质、生态及材料行为具有决定性影响。
1、0℃液态水密度为0.99987 g/cm³；
2、0℃固态冰密度仅为0.9167 g/cm³；
3、密度差值达0.0832 g/cm³，对应体积增大约9.05%。
