Bei fast allen Stoffen nimmt die Dichte beim Erwärmen ab, da sich die Stoffe normalerweise beim Erwärmen ausdehnen.

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Nur bei Wasser steigt die Dichte beim Erwärmen von 0°C auf 4°C zunächst etwas an und beginnt erst dann zu sinken.

Dieser Umstand ist lebensnotwendig für das Leben in Gewässern, denn das 4°C kalte Wasser sinkt nach unten. Die Gewässer können dadurch im Winter nicht vollständig durchfrieren und die Wassertiere in der Nähe des Gewässerbodens können dort überleben.

Im Allgemeinen hat ein Stoff im festen Zustand eine größere Dichte als im geschmolzenen Zustand: Ein Eisenstück sinkt in einer Eisenschmelze genau so auf den Boden wie eine Kerze in flüssigem Wachs. Eis dagegen schwimmt auf flüssigem Wasser, denn die Dichte von Eis ist mit 0,92 g/cm³ geringer als die Dichte von flüssigem Wasser (1 g/cm³). Diese Anomalie lässt sich folgendermaßen erklären: Beim Gefrieren bildet sich eine Gitterstruktur mit Hohlräumen. Im Eis sind die Wasser-Teilchen dadurch weniger dicht gepackt als im flüssigen Wasser.