密度并不是一个常数，其随着分子的间距而发生变化。

题主认为密度是一个定值一定是在同一个状态下。有很多种方式能改变密度，比方说温度变化，压强变化等等。根据题主的问题我们这次只考虑温度的问题。温度是一个宏观表象，当我们把视角放到微观状态，也就是一个一个分子的时候，温度就是分子平均运动速度。因此我们可以说，温度越高，分子的运动能量（动能）就越大。水分子之间是有氢键相互作用的，在分子动能较大的时候其并不明显，但是当温度低于4摄氏度的时候，氢键的作用就会显现并让水分子之间形成笼形的结晶构造。

4-100摄氏度的时候，水分子因为氢键的原因不会运动的太混乱，简而言之就是水分子之间仍有还在起作用的相互作用存在，使得水是液态。而高于100摄氏度也就是沸腾的时候，水分子的速度已经大到可以忽略分子间的相互作用，这个时候便是气态。动能越大就证明分子的速度越快，越能挣脱相互之间的束缚，进而单个分子的运动范围变大。上述温度可以参照下边这张图，HF是氢氟酸请忽略。图片来源于中山大学物理学院。我们可以看到当水分子出现规则性排列的时候，其密度明显小于水是液态的时候，这就是为什么冰会浮在水面上的原因。而冰融化的时候，结晶构造开始被破坏，水分子之间的氢键断开最后变成左上角图中的液态水。