A água apresenta um comportamento térmico peculiar quando comparada à maioria das substâncias. Enquanto a densidade da maioria dos líquidos aumenta continuamente com o resfriamento, a água atinge sua densidade máxima a aproximadamente 4°C. Abaixo dessa temperatura, até o ponto de congelamento a 0°C, a água expande-se, tornando-se menos densa. Este fenômeno, fundamental para a sobrevivência da vida aquática em regiões frias, é explicado pela: