Zasadniczo materia rozszerza się wraz ze wzrostem temperatury, co prowadzi do spadku gęstości. Istnieją jednak ważne wyjątki, takie jak przypadek, w którym woda przekształca się ze stanu stałego do ciekłego . Jego cząsteczki kurczą się, co prowadzi zarówno do spadku gęstości, jak i wzrostu gęstości.
Prawo idealnego gazu, PV = nRT, pokazuje, że dla gazów objętość wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, co oznacza, że gęstość spada. "P" oznacza ciśnienie, "V" oznacza objętość, "n" oznacza liczbę moli, a "R" jest stałą. Równanie pokazuje, że jeśli liczba moli i ciśnienie są utrzymywane na stałym poziomie, wzrost temperatury prowadzi do zwiększenia objętości. Z drugiej strony, równanie "gęstość = masa /objętość" pokazuje, że w przypadku innych substancji, takich jak czyste ciecze i ciała stałe, gęstość wciąż spada wraz ze wzrostem objętości, ponieważ większość materii rozwija się wraz ze wzrostem temperatury. To pokazuje, że w kilku wyjątkowych przypadkach gęstość spada wraz ze wzrostem temperatury.
