Wiązanie wodorowe nadaje wodzie strukturę ze znaczną przestrzenią między cząsteczkami, dzięki czemu rozszerza się i staje się mniej gęsta w stanie stałym niż w cieczy. Ponieważ woda jest gęstsza niż lód, kostki lodu unoszą się na powierzchni wody. Wiązania wodorowe łączą każdą cząsteczkę wody ze średnią 3.4 innych cząsteczek wody, a sieć tworząca się, gdy zamarza woda, ma w sobie dużo pustej przestrzeni.
Woda jest jedyną cieczą, która staje się mniej gęsta w postaci ciała stałego. Gęstość odnosi się do masy materiału na jednostkę objętości, a gęstość zmienia się wraz z temperaturą. Mimo że masa pozostaje stała, przestrzeń lub objętość, którą się zajmuje, zmienia się wraz z temperaturą. Wraz ze wzrostem temperatury drgania cząsteczek materiału prowadzą do spadku gęstości.
Jeśli ktoś ustawi lód w wodzie lub wystawi go na działanie powietrza, zaczyna szybciej topnieć w wodzie, zakładając, że woda i powietrze mają identyczną temperaturę. Ciekła woda ma cząsteczki ściślej upakowane niż te w powietrzu, co zapewnia wyższy poziom kontaktu z lodem i szybsze tempo wymiany ciepła. Dodajmy do tego, że ciekła woda ma wyższy wskaźnik wymiany ciepła, a wyjaśnienie staje się jasne.
