Apa are o densitate maximă la 4°C datorită structurii sale moleculare unice. Atunci când apa este încălzită sau răcită, distanța dintre molecule se schimbă, ceea ce poate duce la schimbări în valoarea densității. La 4°C, moleculele de apă încep să se aranjeze într-o structură cristalină hexagonală, care conferă apei o densitate maximă. La temperaturi mai mici de 4°C, structura de cristalizare devine mai strânsă, ceea ce face ca apa să se extindă, iar densitatea să scadă.