El agua fría y caliente son formas líquidas de H2O, pero tienen diferentes densidades debido al efecto del calor en las moléculas de agua. Aunque la diferencia de densidad es leve, tiene un impacto significativo en fenómenos naturales como las corrientes oceánicas, donde las corrientes cálidas tienden a elevarse por encima de las frías.
Densidad del agua
El agua fría es siempre más densa que el agua tibia; el cambio de densidad asciende a aproximadamente 4 décimas de uno por ciento entre casi el punto de congelación y 30 grados Celsius (86 grados Fahrenheit). Aunque pequeña, la diferencia permite que el agua caliente "flote" sobre el agua fría, un fenómeno que ocurre todos los días en los océanos del mundo.
Densidad de agua caliente
La razón por la que el agua tibia es menos densa que el agua fría es el calor mismo. Cuando se introduce calor en el agua (de una fuente como el Sol), la energía excita sus moléculas. Comienzan a moverse más rápido, por lo que cuando chocan entre sí, rebotan más lejos. El mayor espacio entre las moléculas que se mueven rápidamente disminuye la densidad.
Densidad de agua fría
El agua fría tiene mayor densidad que la caliente porque sus moléculas de agua son más lentas; las vibraciones y los movimientos son más lentos y menos enérgicos. Las moléculas rebotan y se empujan menos entre sí, por lo que más pueden encajar en un espacio más pequeño. Debido a que están empaquetados más apretados, la densidad del agua es mayor.
Convección de agua
Debido a que el agua tibia es menos densa, cuando lo caliente y lo frío se encuentran, el agua tibia sube a la superficie; los científicos llaman a esto "convección". Este proceso a veces crea un ciclo en el que se calienta el agua en la superficie de un lago. durante el día, luego se enfría y se hunde por la noche, creando una circulación lenta y continua desde las profundidades hacia la superficie y viceversa de nuevo.
Corrientes oceánicas
Las masas de agua cálida se elevan por encima del agua fría en los océanos del mundo. Dadas las corrientes, el agua tropical cálida se transporta hacia los polos en un movimiento como una cinta transportadora, con aguas frías debajo. La división de temperaturas se llama termoclima. La Corriente del Golfo es un ejemplo de este fenómeno, y este ciclo de traer agua tropical cálida también afecta el clima en grandes áreas geográficas. Londres, por ejemplo, no es tan frío como Calgary, aunque se encuentra en la misma latitud, porque se beneficia de la Corriente del Golfo. Sin embargo, el agua del océano no siempre se mueve tan pacíficamente. A veces, cuando el agua fría y caliente (y las masas de aire) se encuentran, el resultado es una tormenta o incluso un huracán.