Heet en koud water zijn beide vloeibare vormen van H2O, maar ze hebben verschillende dichtheden door het effect van warmte op watermoleculen. Hoewel het verschil in densiteit gering is, heeft het een aanzienlijke invloed op natuurlijke fenomenen zoals zeestromingen, waar warme stromingen de neiging hebben boven koude te stijgen.

Waterdichtheid

Koud water is altijd dichter dan warm water; de dichtheidsverandering bedraagt ​​ongeveer 4 tienden van één procent tussen near-freezing en 30 graden Celsius (86 graden Fahrenheit). Hoewel klein, zorgt het verschil ervoor dat warm water boven op koud water "zweeft", een fenomeen dat zich elke dag voordoet in de oceanen van de wereld.

Warmwaterdichtheid

De reden dat warm water minder is zwaarder dan koud water is de warmte zelf. Wanneer warmte wordt geïntroduceerd in water (van een bron zoals de zon), zijn de moleculen opgewonden door de energie. Ze beginnen sneller te bewegen, dus als ze tegen elkaar botsen, stuiteren ze verder weg. De verhoogde ruimte tussen de snel bewegende moleculen verlaagt de dichtheid.

Koudwaterdichtheid

Koud water heeft een grotere dichtheid dan heet omdat de watermoleculen trager zijn; trillingen en bewegingen zijn langzamer en minder energiek. De moleculen stuiteren elkaar en verdringen elkaar minder, zodat meer in een kleinere ruimte bij elkaar passen. Omdat ze steviger bij elkaar zijn gepakt, is de dichtheid van het water groter.

Convectie van water

Omdat warm water minder dicht is, wanneer warm en koud elkaar ontmoeten, stijgt warm water naar de top; wetenschappers noemen dit 'convectie'. Dit proces creëert soms een cyclus waarin water aan het oppervlak van een meer overdag wordt verwarmd, waarna het 's nachts koelt en wegzakt, waardoor een langzame, voortdurende circulatie van de diepte naar de oppervlakte en weer terug ontstaat.

Zeestromingen

Een massa warm water stijgt boven het koude water in de oceanen van de wereld. Gegeven stromingen wordt warm, tropisch water in een beweging als een lopende band naar de polen geschoven, met koud water eronder. De temperatuursverdeling is thermokoeling. De Golfstroom is een voorbeeld van dit fenomeen en deze cyclus van het opwarmen van warm tropisch water beïnvloedt ook het klimaat in grote geografische gebieden. Londen is bijvoorbeeld niet zo koud als Calgary, hoewel het dezelfde breedtegraad heeft, omdat het profiteert van de Golfstroom. Oceaanwater verplaatst zich echter niet altijd even vredig. Soms, wanneer warm en koud water (en luchtmassa's) elkaar ontmoeten, is het resultaat een storm of zelfs een orkaan.