Su özkütlesinin özel durumu, normal koşullarda 1 atmosfer basınç altında, suyun en yoğun hali olan +4°C'deki sıvı halde bulunmasıdır. Su molekülleri soğudukça birbirine yaklaşır ancak en büyük yoğunluğa +4°C'de ulaşır. Bu durum, suyun sıvı halinin, katı halinden (buz) daha yoğun olmasına neden olur.

Su ısı kaybettiğinde genleşmesinin nedeni, su molekülleri arasında oluşan hidrojen bağlarının etkisidir. Hidrojen bağları suyun katı halinde hidrojen atomlarının farklı iki su molekülünün oksijen atomlarını birleştirerek doğrusal bir yapı oluşturmasına sebep olur. Bu hidrojen bağları, suyun katı halinin boşluklu bir yapı oluşturmasını sağlar ve genleşmesine sebep olur.

Suyun katı hali sıvı halinden daha hafif olmasının nedeni de suyun özel özelliklerinden kaynaklanır. Su, +4°C'ye kadar büzüşür ve daha sonra genleşmeye başlar. Bu nedenle suyun katı hali, sıvı halinden daha hafif olur.

Suyun sıcaklığı arttıkça hacmi genellikle artar ve yoğunluğu azalır. Su kaynatıldığında genleşme olur ve bu durum suyun yoğunluğunu azaltır. Ancak suyun özkütlesi, 4°C'ye kadar artar. Sıcaklık arttıkça genellikle maddenin genleşme eğilimi gösterir, bu da suyun hacminin artmasına ve yoğunluğunun azalmasına yol açar.

Sıcaklığın artması buharlaşmayı hızlandırır çünkü artan sıcaklık moleküller arasındaki etkileşimi artırır ve buharlaşma sürecini hızlandırır. Ayrıca, sıvının açık yüzey alanının artması da buharlaşmayı artırabilir. Buharlaşma genellikle sıcaklığın artmasıyla artar ve buharlaşma ısısı adı verilen bir enerji girişi gerektirir.

Su maddesinin sıvı halinden hafif olması, suyun özel özelliklerinden biridir. Bu durum, suyun katı halinin (buzun) sıvı halinden daha az yoğun olmasına yol açar. Bu özellik sayesinde buz, suyun üzerinde yüzebilir, ki bu diğer maddeler için pek görülmeyen bir durumdur.

Kar ve dolu, suyun katı haline örnek olarak verilebilir. Kar ve dolu da suyun katı halleridir. Su buharı ise suyun gaz haline geçmiş halidir. Maddeler farklı koşullarda farklı haller alabilirler ve su, bu farklı durumlarıyla çeşitli hallerde karşımıza çıkabilir.

Suyun hacminin buz halinde daha büyük olmasının nedeni, suyun sıfır derecenin altında donarak buz haline geçmesi ve bu durumda hacminin genişlemesidir. Saf su, sıfır derecenin altında donduğunda hacmi genişler ve bu da suyun katı halinin hacminin sıvı halden daha büyük olmasına neden olur. Bu durum, suyun diğer maddelerden farklı davranmasına bir örnektir.