大多数物质变成固体以后，分子排列得更紧密，固体会比液体密度大。水却是一个重要的例外。冰块浮起来，不是因为它“没有重量”，而是因为相同体积的冰比水质量小。
水分子之间会形成氢键。在液态水中，氢键不断断开和重新形成，分子仍能移动，也能比较紧密地挤在一起。水结成常见的六角冰时，分子被氢键维持在一种较为开放的晶格中，中间留下更多空间。因此水冻结后体积约增加百分之九，密度随之下降。浮力等于排开液体的重量，所以冰只需让大约九成体积浸在水中，就能排开与自身等重的水，其余部分露出水面。
这个性质不只是饮料杯里的小趣事。湖水在大约 4°C 时密度最大，会沉向下层；更冷的水和冰留在上面。湖泊于是从表面开始结冰，浮冰又减慢下方水体散热，使水生生物仍有液态环境。如果冰像多数固体那样下沉，许多湖泊冬季的状态会完全不同。
参考资料
U.S. Geological Survey, Water Density
https://www.usgs.gov/water-science-school/science/water-density
Royal Society of Chemistry, The Density of Ice
https://edu.rsc.org/experiments/the-density-of-ice/1776.article
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