Wasser ist bei 4 °C am dichtesten und dehnt sich beim Gefrieren um rund 9 % aus. Messwerte von 0 bis 100 °C, Eis, unterkühltes Wasser, Folgen für Seen.
Fast alle Flüssigkeiten werden beim Abkühlen dichter, bis sie erstarren, und ihr fester Zustand ist noch dichter. Wasser macht beides anders. Unterhalb von 4 °C wird es beim Abkühlen wieder leichter, und Eis ist deutlich leichter als flüssiges Wasser. Dieses Verhalten heißt Dichteanomalie. Es entscheidet darüber, dass Seen von oben zufrieren, dass Eisberge schwimmen und dass gefrierendes Wasser Rohre sprengen kann.
Die Messwerte
Dichte von flüssigem Wasser bei Normaldruck, Werte aus Wikidata (Temperatur als Qualifier), zur Kontrolle NIST SRD 69:
| Temperatur | Wikidata kg/m³ | NIST kg/m³ |
|---|---|---|
| 0 °C | 999,840 | 999,84 |
| 4 °C | 999,972 | - |
| 5 °C | 999,960 | - |
| 10 °C | 999,703 | 999,70 |
| 15 °C | 999,103 | - |
| 20 °C | 998,207 | 998,21 |
| 25 °C | 997,048 | - |
| 30 °C | 995,650 | 995,65 |
| 40 °C | 992,210 | 992,21 |
| 60 °C | 983,210 | 983,19 |
| 80 °C | 971,800 | 971,78 |
| 100 °C | 958,350 | 958,37 |
Beide Quellen stimmen bis auf wenige Hundertstel kg/m³ überein. Das Maximum liegt bei 4 °C mit 999,972 kg/m³. Die Wikibooks-Tabelle flüssiger Stoffe nennt als Höchstwert 999,975 kg/m³ bei 3,98 °C; das ist die genauere Lage des Maximums.
Wie klein der Effekt ist
Zwischen 0 °C und 4 °C ändert sich die Dichte nur um 0,132 kg/m³:
999,972 - 999,840 = 0,132 kg/m³ = 132 g/m³
Das sind 0,013 %. In einer Grafik mit der Achse ab null wäre die Kurve flach. Darum zeigt die Grafik dieser Seite die Abweichung von 999 kg/m³ in Gramm je Kubikmeter:
| Temperatur | Abweichung von 999 kg/m³ |
|---|---|
| 0 °C | +840 g/m³ |
| 4 °C | +972 g/m³ |
| 5 °C | +960 g/m³ |
| 10 °C | +703 g/m³ |
| 15 °C | +103 g/m³ |
| 20 °C | -793 g/m³ |
So wird sichtbar: Von 0 bis 4 °C steigt die Dichte, danach fällt sie, ab 15 °C immer steiler.
Eis: der große Sprung
Eis bei 0 °C hat laut Wikidata eine Dichte von 916,7 kg/m³. Flüssiges Wasser bei 0 °C hat 999,84 kg/m³.
Rechenbeispiel: Volumenzunahme beim Gefrieren
Ein Kilogramm Wasser bei 0 °C nimmt 1 / 999,84 m³ = 1,00016 Liter ein. Als Eis nimmt es 1 / 916,7 m³ = 1,09087 Liter ein.
Volumenverhältnis: 999,84 / 916,7 = 1,0907
Wasser dehnt sich beim Gefrieren um rund 9 % aus. Eine 1-Liter-Flasche, randvoll mit Wasser gefüllt, bräuchte als Eis rund 1,09 Liter. Deshalb platzen volle Glasflaschen im Gefrierfach, und deshalb sprengt gefrierendes Wasser Gestein in Felsspalten.
Eis wird beim Abkühlen dichter
Anders als flüssiges Wasser verhält sich Eis wie ein normaler Feststoff: je kälter, desto dichter. Wikidata nennt 917,5 kg/m³ bei -5 °C, 919,4 bei -20 °C, 920,8 bei -40 °C und 925,7 kg/m³ bei -100 °C. Zwischen 0 °C und -100 °C wird Eis um knapp 1 % dichter, bleibt aber immer weit unter der Dichte des flüssigen Wassers.
Rechenbeispiel: Ein Tank wird warm
Ein Tank enthält genau 1.000 Liter Wasser bei 4 °C, also 1 m³ mit 999,972 kg. Das Wasser erwärmt sich auf 20 °C. Die Masse bleibt gleich, das Volumen wächst:
V(20 °C) = 999,972 kg / 998,207 kg/m³ = 1,00177 m³
Aus 1.000 Litern werden rund 1.001,8 Liter. Bei 60 °C (983,21 kg/m³) sind es 999,972 / 983,21 = 1,01705 m³, also rund 17 Liter mehr. Kühlt dasselbe Wasser dagegen von 4 °C auf 0 °C ab, wächst das Volumen ebenfalls, aber nur um 0,13 Liter (999,972 / 999,84 = 1,00013). Heizungs- und Solaranlagen brauchen deshalb ein Ausdehnungsgefäß; der Ratgeber „Dichte und Temperatur“ beschreibt die Rechnung allgemein.
Unterkühltes Wasser
Reines Wasser kann unter 0 °C flüssig bleiben, wenn Keime für die Kristallbildung fehlen. Wikidata führt dafür Werte: 998,117 kg/m³ bei -10 °C, 993,547 bei -20 °C und 983,854 kg/m³ bei -30 °C. Die Dichte fällt also unterhalb von 4 °C weiter, je kälter das Wasser ist. Diese Werte gelten nur für unterkühltes Wasser und sind keine Eigenschaft von Eis.
Folgen in der Natur
Seen frieren von oben zu
Kühlt die Luft im Herbst einen See ab, sinkt das kältere, dichtere Oberflächenwasser nach unten, bis der ganze See etwa 4 °C erreicht hat. Kühlt die Oberfläche weiter ab, wird das Wasser dort leichter und bleibt oben. Es gefriert an der Oberfläche, und das Eis schwimmt, weil es mit 916,7 kg/m³ leichter ist als das Wasser darunter. Die Eisdecke isoliert, am Grund bleibt Wasser von rund 4 °C. Fische und andere Wasserlebewesen überwintern dort.
Eisberge
Ein Eisberg schwimmt mit rund 89 % seines Volumens unter der Oberfläche, gerechnet mit Eis 916,7 kg/m³ und Meerwasser 1.025 kg/m³ (Wikibooks, 20 °C): 916,7 / 1.025 = 0,894. Der Ratgeber „Schwimmen oder sinken“ rechnet das ausführlich.
Vergleich: normale Flüssigkeiten
Octan und Methanol (NIST) werden beim Abkühlen bis 0 °C kontinuierlich dichter, ohne Maximum: Octan von 702,61 kg/m³ bei 20 °C auf 718,61 bei 0 °C, Methanol von 791,01 auf 809,73 kg/m³. Bei ihnen ist der Feststoff dichter als die Flüssigkeit, und sie würden von unten erstarren.
Auch schweres Wasser (D₂O) zeigt eine Anomalie, aber mit verschobenem Maximum: NIST nennt 1.105,3 kg/m³ bei 4 °C, 1.105,9 bei 14 °C und 1.104,7 bei 24 °C. Das Maximum liegt also zwischen 4 und 24 °C, nicht bei 4 °C.
Warum Wasser so ist
Wassermoleküle bilden Wasserstoffbrücken. Im Eis ordnen sie sich zu einem offenen Kristallgitter mit viel Leerraum, deshalb die geringe Dichte. Beim Schmelzen bricht ein Teil dieser Struktur zusammen, die Moleküle rücken enger, die Dichte steigt. Zwischen 0 und 4 °C überwiegt dieser Effekt noch gegenüber der normalen Wärmeausdehnung; oberhalb von 4 °C gewinnt die Wärmeausdehnung, und Wasser verhält sich wie andere Flüssigkeiten.
Häufige Fragen
Bei welcher Temperatur hat Wasser die größte Dichte?
Bei rund 4 °C, genauer bei 3,98 °C. Wikidata nennt 999,972 kg/m³ bei 4 °C, die Wikibooks-Tabelle 999,975 kg/m³ bei 3,98 °C.
Wie groß ist die Dichte von Wasser in g/cm³?
Bei 4 °C 0,99997 g/cm³, bei 20 °C 0,99821 g/cm³, bei 100 °C 0,95835 g/cm³. Für Alltagsrechnungen genügt 1 g/cm³ (1.000 kg/m³); der Fehler liegt unter 0,2 % bis 20 °C.
Warum ist Eis leichter als Wasser?
Im Eiskristall bilden die Wassermoleküle ein offenes Gitter mit Hohlräumen. Eis hat bei 0 °C 916,7 kg/m³, flüssiges Wasser 999,84 kg/m³.
Wie ändert sich die Dichte von Wasser mit der Temperatur in einer Tabelle?
Die Tabelle oben zeigt die Werte von 0 bis 100 °C. Die Stoffseite Wasser enthält alle 26 Temperaturen aus Wikidata und die NIST-Reihe in 10-Grad-Schritten.
Stand 09.10.2026. Alle Zahlen aus den Stoffseiten dieser Site; Quellen: Wikidata, Eigenschaft P2054 (Dichte) mit Qualifier Temperatur, Items Wasser und Eis, CC0 1.0; NIST Chemistry WebBook, SRD 69, Wasser und schweres Wasser bei 1,01325 bar, Public Domain; Wikibooks-Autoren, „Tabellensammlung Chemie/ Dichte flüssiger Stoffe“, de.wikibooks.org, Version oldid 1007250, CC BY-SA 4.0. Formeln und Rechenwege sind eigene Darstellung.