Почему при увеличении температуры воды в пределах от 0 до 4°С ее плотность повышается?

На плотность влияют два процесса - беспорядочное движение частиц, растёт с температурой, и выстраивание молекул в некий порядок, чему высокая температура мешает. По мере того, как температура растёт, объёмная структура разрушается, а значит исчезают пустоты между молекулами в структуре, это как обрушение карточного домика, плотность растёт, а потом, когда от этой объёмной структуры ничего не остаётся, дальнейший рост температуры увеличивает амплитуду колебаний самих молекул и уменьшает плотность. Это вызвано особенностью строения воды, из-за которой она формирует структуру типа объёмного многогранника при охлаждении.

Вода, хоть и жидкость, но, благодаря довольно сильным водородным связям между молекулами, имеет объемную структуру. При нагреве от 0 до 4 градусов ее структура уплотняется, а дальше начинает преобладать обычное тепловое расширение. Поэтому вода и считается аномальной жидкостью. У нее и теплоемкость, и удельная теплота парообразования намного выше ожидаемой. И твердая фаза легче жидкой, короче, все не как у приличного оксида