В отличие от других тел вода при нагревании ведет себя по-особому. Если при нагревании тело расширяется, значит, оно становится менее плотным, — ведь вещества в этом теле остается столько же, а объем его увеличивается. При нагревании жидкостей в прозрачных сосудах можно наблюдать, как более теплые и потому менее плотные слои поднимаются со дна вверх, а холодные опускаются вниз. На этом основано, между прочим, устройство водяного отопления с естественной циркуляцией воды. Остывая в радиаторах, вода становится плотнее, опускается вниз и поступает в котел, вытесняя вверх уже нагретую там и потому менее плотную воду. Подобное движение происходит и в водоеме… Отдавая свое тепло холодному воздуху, вода охлаждается с поверхности и, как более плотная, стремится опуститься на дно, вытесняя собой нижние теплые, менее плотные слои. Однако такое движение будет совершаться только до тех пор, пока вся вода не остынет до плюс 4 градусов. Собравшаяся на дне при температуре 4 градуса вода уже не будет подниматься вверх, хотя бы поверхностные ее слои и имели температуру более низкую. Почему? Вода при 4 градусах имеет самую большую плотность. При всех других температурах — выше или ниже 4 градусов — вода оказывается менее плотной, чем при этой температуре. В этом и заключается одно из отступлений воды от закономерностей, общих для других жидкостей, одна из ее аномалий (аномалия — это отклонение от нормы). Плотность всех других жидкостей, как правило, начиная от температуры плавления, при нагревании уменьшается. Что же произойдет дальше при остывании? Верхние слои воды становятся все менее и менее плотными. Поэтому они остаются на поверхности и при нуле градусов превращаются в лед. По мере дальнейшего остывания корка льда растет, а под ним попрежнему находится жидкая вода с температурой, лежащей между нулем и 4 градусами.
