水分子由一个氧原子与两个氢原子组成，呈V形结构。在较低的温度下，水分子之间的相互作用力较弱，分子之间空间较大，导致水分子分布较稀疏，密度较低。这种氢键网络的形成使水分子之间的距离缩短，从而导致水的密度达到最大值。当水温再继续升高时，水分子的热运动增大，氢键的破坏使得水分子之间的距离再次增大，导致密度减小。
水在4度时密度最大，是由于其分子结构的特殊性质。水分子由一个氧原子与两个氢原子组成，呈V形结构。在较低的温度下，水分子之间的相互作用力较弱，分子之间空间较大，导致水分子分布较稀疏，密度较低。当温度升高时，水分子的热运动加剧，分子之间的相互作用力增强，水分子之间的距离变短，密度增大。然而，当水温继续升高到接近4度时，水分子的热运动使它们能够克服相互作用力，并使水分子的排列更加有序，形成了一种称为“水的氢键网络”的结构。这种氢键网络的形成使水分子之间的距离缩短，从而导致水的密度达到最大值。当水温再继续升高时，水分子的热运动增大，氢键的破坏使得水分子之间的距离再次增大，导致密度减小。因此，水在4度时密度最大。