Erwärmt man Wasser von 0°C bis auf 4°C stellt man fest, dass sich das Volumen, das eine bestimmte Menge Wasser einnimmt, verkleinert. Erwärmt man das Wasser weiterhin von 4°C bis auf 100°C, so beobachtet man, dass durch den Temperaturanstieg das Volumen ansteigt und daher die Dichte des Wassers kleiner wird.
Bei einer Temperatur von 4 °C hat Wasser das kleinste Volumen, weshalb die Dichte von Wasser bei dieser Temperatur am größten ist. Dieses Phänomen wird auch als Dichteanomalie von Wasser bezeichnet (siehe hierzu auch die entsprechenden Kapitel im Themengebiet “Chemie – Stoffe im Alltag).
Wie auch bei allen anderen Stoffen (insbesondere Flüssigkeiten und Gase) ist die Dichte von Wasser abhängig von der Temperatur und vom Druck auf das Wasser einwirkt. Zudem müssen wir beim Messen der Dichte von Wasser berücksichtigen, dass Wasser nicht gleich Wasser ist (Thema “Hartes Wasser, weiches Wasser”). Jede Wasserprobe, die wir im Alltag aus einer bestimmten Umgebung untersuchen, ist kein reines (destilliertes) Wasser, sondern enthält auch Verunreinigungen bzw. gelöste Stoffe (z. B. Calciumionen oder andere Metallionen).
Daher untersuchen die Dichte von Wasserproben, die eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie das Leitungswasser haben. Die Messbedingungen (Temperatur und Druck) spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Allerdings kann man (in einfachen Experimenten) selbst nachweisen, dass der Druckeinfluss auf die Dichte von Wasser sehr gering ist. Natürlich erhöht sich auch die Dichte von Wasser bei Druckerhöhung, allerdings bei “normalen” Drücken (bis 10 bar) ist die Änderung der Dichte vernachlässigbar. Bei konstanter Temperatur steigt dabei die Dichte von Wasser bei einer Druckerhöhung um 1 bar um jeweils 0,04 bis 0,05 g/ml (was bei einer Dichte von 1 g/ml bei 4°C) vernachlässigbar ist.
Aber auch eine Temperaturänderung führt nicht zu einer “dramatischen” Veränderung der Dichte von Wasser. Bei Normaldruck (1 bar) beträgt die Dichte von Wasser bei 4°C ca. 0,99997 g/ml, bei 20°C 0,99835 g/ml, bei 50°C 0,98800 g/ml und bei 90°C 0,96535 g/ml (Ergebnisse aus einem einfachen Schulversuch). Auch hier beobachten wir, dass die Dichte von Wasser über den Temperaturbereich von 4°C bis 90°C nur unwesentlich abnimmt (Abnahme der Dichte um ca. 3 – 4%). Daher ist es auch bei Schulversuchen “zulässig” die Dichte von Wasser mit 1 g/ml bzw. 1 kg/m³ anzunehmen
Messmethoden: Dichte von Wasser bestimmen