Максимальная плотность воды достигается при температуре 4 °C, потому что при этой температуре уравновешиваются два противоположных процесса. 13

Первый процесс связан с тем, что при плавлении льда с повышением температуры водородные связи ослабевают, межмолекулярные расстояния сокращаются, и плотность воды увеличивается. 1

Второй процесс заключается в том, что рост температуры означает более интенсивное колебательное движение молекул, что приводит к увеличению расстояния между ними и, соответственно, уменьшению плотности вещества. 1

При температуре около 4 °C эти процессы уравновешиваются: в диапазоне от 0 до 4 °C преобладает первый процесс (рост плотности за счёт разрыва водородных связей), от 4 °C и выше — второй (падение плотности из-за усиления колебаний молекул). 1