因为当水的温度升高到4℃时，水分子多以双分子缔合水分子的形式存在，分子占据空间相对减小，此时水的密度最大。

用水的缔合作用来解释：接近沸点的水，主要是以简单分子的状态存在的。冷却时由于温度降低，分子热运动减小，使水分子间的距离缩小；水的缔合度增大，(H2O)2缔合分子增多，分子间排列较紧密。水温4℃上下，有两种使密度改变的效应:

一是因温度升高，液态水的分子热运动加剧，分子间的距离增大，水的密度减小;另一种是因温度升高，水中所含有的冰晶体逐渐熔解，分子间的距离减小，密度增大。在1大气压下，水温低于4℃，后一种效应占优势;而水温高于4℃，前一种效应占优势。所以水在4°℃密度最大。