Наибольшую плотность имеет вода при 4° Цельсия. В обе стороны от этого она становится легче.
"если вода в баке нагревается, то ведь горячая получается снизу, значит она тяжелее, так? " Не так. Нагревшаяся вода все время уходит вверх, уступая место более тяжелой холодной воде.