Τα σωματίδια στη στερεή κατάσταση διευθετούνται μεταξύ τους σε μικρές αποστάσεις.

Κατά την αλλαγή της φυσικής κατάστασης από στερεή σε υγρή κατά την τήξη, τα σωματίδια κινούνται λίγο περισσότερο και οι αποστάσεις μεταξύ τους αυξάνονται λίγο, αλλά εξακολουθούν να είναι μικρές. Έτσι, μια ορισμένη μάζα ουσίας καταλαμβάνει ελαφρώς μεγαλύτερο όγκο στην υγρή κατάσταση και συνεπώς αποκτά ελαφρώς μικρότερη πυκνότητα.

Για παράδειγμα η πυκνότητα του στερεού σιδήρου είναι 7,8 g/cm³, ενώ αυτή του υγρού σιδήρου είναι 6,9 g/cm³.

Κατά την αλλαγή φυσικής κατάστασης από υγρή σε αέρια κατά την εξάτμιση, τα σωματίδια κινούνται ελεύθερα και οι αποστάσεις μεταξύ τους αυξάνονται πάρα πολύ. Έτσι, μια ορισμένη μάζα ουσίας καταλαμβάνει πολύ μεγαλύτερο όγκο στην αέρια κατάσταση και συνεπώς αποκτά πολύ μικρότερη πυκνότητα.

Για παράδειγμα η πυκνότητα του υγρού οξυγόνου είναι 1,1 g/cm³, ενώ αυτή του αέριου οξυγόνου είναι 0,00149 g/cm³. 

Συμπερασματικά, μια ορισμένη μάζα μιας ουσίας καταλαμβάνει ελαφρώς μεγαλύτερο όγκο στην υγρή απ' ότι στην στερεή κατάσταση και πολύ μεγαλύτερο στην αέρια κατάσταση με την πυκνότητα να αυξάνεται ως Στερεή => Υγρή >> Αέρια. Συνεπώς, ένα ορισμένος όγκος μιας ουσίας περιέχει μεγαλύτερη μάζα στη στερεή κατάσταση, ελαφρώς μικρότερη στην υγρή και πολύ μικρότερη στην αέρια κατάσταση.

Η συμπεριφορά αυτή αφορά όλες σχεδόν τις ουσίες, αλλά υπάρχουν και εξαιρέσεις. Μια τέτοια εξαίρεση αφορά το νερό, του οποίου η πυκνότητα σε στερεή κατάσταση είναι μικρότερη από αυτήν στην υγρή κατάσταση.

Πράγματι, όλοι γνωρίζουμε ότι ο πάγος επιπλέει στο υγρό νερό, καθώς η πυκνότητά του είναι μικρότερη από αυτήν του υγρού νερού. Αυτό συμβαίνει διότι, αντίθετα με ότι συμβαίνει με τις περισσότερες ουσίες, ο κενός χώρος ανάμεσα στα σωματίδια του πάγου (νερό σε στερεή κατάσταση) είναι μεγαλύτερος από αυτόν ανάμεσα στα σωματίδια του νερού σε υγρή κατάσταση. Έτσι, μια ορισμένη μάζα νερού καταλαμβάνει περίπου 9% περισσότερο όγκο ως στερεός πάγος από ότι ως υγρό. Συγκεκριμένα σε θερμοκρασία 0 °C ο πάγος έχει πυκνότητα 0,9170 g/cm³, ενώ το υγρό νερό 0,9998 g/cm³. 

Αυτός είναι ο λόγος που τα παγάκια επιπλέουν σε ένα ποτήρι με νερό, ο πάγος επιπλέει στις λίμνες και τα παγόβουνα επιπλέουν στη θάλασσα με περίπου το 8% της μάζας τους να βρίσκεται πάνω από την επιφάνεια της.

Στην αύξηση του όγκου του υγρού νερού, καθώς αυτό μετατρέπεται σε πάγο, οφείλονται μια σειρά από δυσάρεστα καθημερινά φαινόμενα. Έτσι, όταν τοποθετούμε στην κατάψυξη κλειστά γυάλινα δοχεία με νερό, μπύρα ή αναψυκτικά  σπάζουν καθώς το περιεχόμενό τους παγώνει και διογκώνεται, λόγω της διαστολής του νερού το οποίο αποτελεί το κύριο συστατικό τους.

Το νερό, το οποίο κυκλοφορεί στους ηθμοσωλήνες των φυτών μεταφέροντας τα διαλυμένα σε αυτό θρεπτικά συστατικά από τις ρίζες μέχρι το τελευταίο φύλλο, όταν παγώσει και μάλιστα απότομα, διαστέλλεται, προκαλεί τη ρήξη των ηθμοσωλήνων που το περιέχουν και ολοκληρωτική καταστροφή των φυτών. Έτσι, ο παγετός ως αποτέλεσμα απότομης πτώσης της θερμοκρασίας αποτελεί τεράστια απειλή για τις καλλιέργειες.

Τέλος, το γεγονός ότι ο πάγος επιπλέει στις λίμνες και τις θάλασσες λόγω της διαστολής του, αποτελεί έναν μηχανισμό προστασίας της υδρόβιας ζωής. Ο πάγος που επιπλέει λειτουργεί ως μόνωση και παρεμποδίζει τη στερεοποίηση του υποκείμενου νερού, εξασφαλίζοντας έτσι τη ζωή των υδρόβιων οργανισμών στις θάλασσες, τις λίμνες και τα ποτάμια, ακόμη και στην Πολική ζώνη.