因为水无处不在，我们对水也知道很多：无色无味，随意变形，0℃结冰，100℃沸腾。其实水还有些秘密不为我们熟知，水密度的特殊变化就是一例。
酒吧里有一种彩色鸡尾酒，层次分明，色彩鲜艳，赏心悦目，而且能使人胃口大开。调制这种鸡尾酒是利用了不同饮料密度不同的原理，将密度大的饮料倒入酒杯的最下层，然后依次缓慢倒入密度较轻的饮料。那么，我们是否可以完全用水来调制一杯鸡尾水呢？答案是肯定的，如果我们在不同温度的水里滴上一点色彩的话，因为水的密度随着温度变化而变化；不过这需要格外小心，毕竟水的密度相差不大。
最令我们关心的不是水的密度变化，而是水密度变化中的一个反常现象。一般物体遵循热胀冷缩规律，即温度升高密度变小，温度降低密度增大；而水则出现反常，4℃是一个临界点，此时水的密度最大。在温度4℃以上，水与大部分物质一样，随着温度上升体积膨胀，密度变小。在4℃以下，水的体积反而随着温度下降而膨胀，密度变小。
如何来解释这种反常现象呢？
一种解释是，液态的水在凝固成冰时，因为水分子之间的相互作用力，形成了微型的结晶四面体，这些微型的结晶四面体中分子间的平均距离比液态水分子之间的平均距离大，规则排列但比较松散，因而占据了比水更大的空间，使得冰的密度变小。在0℃冰转变为0℃的水的过程中，这些微型的晶体四面体并不是全部转变为水分子，仍有小部分残留，使得此时水的密度不能立即达到最大值。随着温度的升高，存在两种不同的改变水密度的效应，一是微型的结晶四面体被逐渐破坏引起水密度的增加，一是水分子的剧烈运动导致分子间距离增大使得水密度的减小。在4℃之前，前者的作用大于后者，水密度继续增大；在4℃之后，后者的作用大于前者，水密度逐渐变小。
另一种解释有所不同。水虽然在0℃时结冰，但水在0℃也可能保持液体状态，称作过冷却水。当过冷却水到达临界点以下时就会分离出两种状态，即低密度水和高密度水。与此相对应，也存在低密度和高密度两种非晶态冰。在一定的低温下，高密度非晶态冰会发生整体膨胀，转移为低密度非晶态冰。在转移过程中两种成分共存，随着温度的变化，高密度非晶态冰逐渐减少，低密度非结晶逐渐增加，使得冰的密度逐渐增加。低温下，低密度水和高密度水之间却不会发生这种连续转移。因此，在冰转变为水的过程中，由于水凝固时产生的高密度水的存在，提高了水的密度。这样的解释是否很完美，有待科学家继续探索。
