Коэффициент объёмного расширения воды зависит от температуры из-за изменения взаимного расположения молекул. 2

При нагревании воды с температуры таяния льда вначале её объём уменьшается, и только после 4 °C начинает увеличиваться. 3 Это связано с тем, что в диапазоне от 0 до 4 °C вода обладает отрицательным коэффициентом теплового расширения: при нагревании она сжимается, а не расширяется. 5

Японский физик Масакадзу Мацумото выдвинул теорию, объясняющую такое поведение воды. 5 По его модели, при повышении температуры конкурируют между собой два явления: удлинение водородных связей между молекулами воды и деформация микрообразований («витритов»), приводящая к уменьшению их полостей. 5 В диапазоне температур от 0 до 3,98 °C последнее явление доминирует, что и даёт наблюдаемое сжатие воды. 5