大多數物體都是熱脹冷縮的。水在4℃以上的時候，也是熱脹冷縮，但是當它在4℃以下的時候，溫度愈低，它的體積反而膨脹，直到結成冰為止。由於膨脹，冰就比同體積的水要輕一些。因此，冰總是浮在水面上，而且總是水面上先結冰。
應該說，冰的這種怪脾氣，對人類是很有好處的。要是冰和別的物體一樣，也是熱脹冷縮的話，那麼，天一冷，水面上結成的冰會不斷向下沉，到了最後，江河、湖汨裹的水，會連底凍起來。
寒冷的冬天，河面上往往結著很厚的冰，甚至人還可以在上面走路或進行滑冰運動。但在冰下面的水裡，魚和蝦能照樣游動。為甚麼魚蝦不會被凍死呢，就是由於4℃的水保護了它們。