Kuuma ja kylmä vesi ovat molemmat nestemäisiä H2O-muotoja, mutta niillä on erilaiset tiheydet johtuen lämmön vaikutuksesta vesimolekyyleihin. Vaikka tiheysero on pieni, sillä on merkittävä vaikutus luonnonilmiöihin, kuten valtamerivirtoihin, joissa lämpimät virtaukset yleensä nousevat kylmien yläpuolelle.
Veden tiheys
Kylmä vesi on aina tiheämpää kuin lämmin vesi; tiheyden muutos on noin 4 kymmenesosaa yhden prosentin välillä lähellä jäätymistä ja 30 astetta (86 astetta Fahrenheit). Vaikka ero on pieni, se sallii lämpimän veden "kellua" kylmän veden päällä, ilmiötä, joka tapahtuu päivittäin maailman valtamerissä.
Lämmin veden tiheys
Lämmin vesi on vähemmän tiheää kuin kylmä vesi on itse lämpö. Kun lämpöä tuodaan veteen (lähteestä, kuten Aurinko), energia innostaa sen molekyylejä. He alkavat liikkua nopeammin, joten törmätessään toisiinsa he hyppäävät kauemmas. Nopeasti liikkuvien molekyylien välinen suurempi tila vähentää tiheyttä.
Kylmän veden tiheys
Kylmällä vedellä on suurempi tiheys kuin kuumalla, koska sen vesimolekyylit ovat hitaampia; värähtelyt ja liikkeet ovat hitaampia ja vähemmän energisiä. Molekyylit hyppäävät ja heiluttavat toisiaan vähemmän, joten enemmän mahtuu yhteen pienemmässä tilassa. Koska ne on pakattu tiiviimmin yhteen, veden tiheys on suurempi.
Veden konvektio
Koska lämmin vesi on vähemmän tiheää, kun lämmin ja kylmä kohtaavat, lämmin vesi nousee huipulle; tutkijat kutsuvat tätä "konvektioksi". Tämä prosessi luo joskus kierron, jossa vettä järven pinnalla lämmitetään päivällä, sitten jäähtyy ja uppoaa yöllä, mikä luo hitaan, jatkuvan verenkierron syvyydestä pintaan ja takaisin uudelleen.
Merivirrat
Lämpimän veden massat nousevat kylmän veden yläpuolelle maailman valtamerissä. Nykyisillä virtauksilla lämmin, trooppinen vesi kulkee napoja kohti liikkeessä kuin kuljetinhihna, ja kylmät vedet ovat alla. Lämpötilojen jakaumaa kutsutaan lämpökalkiksi. Persianlahden virta on esimerkki tästä ilmiöstä, ja tämä lämmin trooppisen veden nostosykli vaikuttaa myös ilmastoon suurilla maantieteellisillä alueilla. Esimerkiksi Lontoo ei ole yhtä kylmä kuin Calgary, vaikka se on samalla leveysasteella, koska se hyötyy Persianlahden virtauksesta. Merivesi ei kuitenkaan aina liikuta tätä rauhanomaisesti. Joskus, kun kuuma ja kylmä vesi (ja ilmamassat) kohtaavat, seurauksena on myrsky tai jopa hurrikaani.