反常膨脹
一般物質由於溫度影響，其體積為熱脹冷縮。但也有少數熱縮冷脹的物質，如水、銻、鉍、液態鐵等，在某種條件下恰好與上面的情況相反。
實驗證明
對0℃的水加熱到4℃時，其體積不但不增大，反而縮小。當水的溫度高於4℃時，它的體積才會隨著溫度的升高而膨脹。因此，水在4℃時的體積最小，密度最大。湖泊里水的表面，當冬季氣溫下降時，若水溫在4℃以上時，上層的水冷卻，體積縮小，密度變大，於是下沉到底部，而下層的暖水就升到上層來。這樣，上層的冷水跟下層的暖水不斷地交換位置，整個的水溫逐漸降低。這種熱的對流現象只能進行到所有水的溫度都達到4℃時為止。當水溫降到4℃以下時，上層的水反而膨脹，密度減小，於是冷水層的停留在上面繼續冷卻，一直到溫度下降到0℃時，上面的冷水層結成了冰為止。以上階段熱的交換主要形式是對流。當冰封水面之後，水的冷卻就完全依靠水的熱傳導方式來進行熱傳遞。由於水的導熱性能很差，因此湖底的水溫仍保持在4℃左右。這種水的反常膨脹特性，保證了水中的動植物，能在寒冷季節內生存下來。這裡還應注意到，冰在冷卻時與一般物質相同，也是縮小的。受熱則膨脹，只有在0℃到4℃的範圍內的水才顯示出反常膨脹的現象來。
