Το νερό, σε αντιδιαστολή με άλλες ουσίες οι οποίες αν θερμανθούν διαστέλλονται (αποκτούν μεγάλο όγκο) έχουν μικρή πυκνότητα και αν ψυχθούν συστέλλονται και έχουν μεγάλη πυκνότητα έχει ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό.
Όταν το νερό της επιφάνειας ψύχεται και η θερμοκρασία του φτάσει στους 4 °C έχει το μικρότερο δυνατό όγκο και την μεγαλύτερη πυκνότητα εξαιτίας των δεσμών υδρογόνου. Άρα βυθίζεται και πάει στον πυθμένα. Αν το επιφανειακό νερό συνεχίσει να ψύχεται από 4 μέχρι τους 0 °C, αντί να συστέλλεται, διαστέλλεται με αποτέλεσμα να γίνεται πάγος με χαμηλή πυκνότητα, μικρότερη του νερού και να επιπλέει.
Το χειμώνα όταν η επιφάνεια των ποταμιών και των λιμνών παγώσει, από τον πυθμένα τους και όσο ανεβαίνουμε στην επιφάνεια η πυκνότητα του νερού και η θερμοκρασία του αρχίζουν να μειώνονται 4 °C, 3 °C, 2 °C, 10 °C και στην επιφάνεια από 0 °C και κάτω. Άρα έτσι μπορεί να συντηρηθεί η ζωή κάτω από τον πάγο και να μην παγώνουν εύκολα οι θάλασσες, λίμνες, ποτάμια.
