A hideg és meleg víz egyaránt a H2O folyékony formája, de a sűrűségük eltérő a hő hatására a vízmolekulákra. Noha a sűrűségkülönbség kicsi, jelentős hatással van azokra a természeti jelenségekre, mint például az óceán áramlata, ahol a meleg áramlás általában a hideg fölé emelkedik.
Víz sűrűsége
A hideg víz mindig sűrűbb, mint a meleg víz; a sűrűségváltozás körülbelül 4 tized egy százalékot tesz ki a fagypont és a 30 Celsius fok (86 Fahrenheit fok) között. Bár kicsi, a különbség lehetővé teszi a meleg víz "lebegését" a hideg víz tetején, amely jelenség nap mint nap előfordul a világ óceánjain.
Meleg víz sűrűsége
A meleg víz kevésbé sűrű, mint a hideg víz, maga a hő. Amikor a hő bejut a vízbe (olyan forrásból, mint a Nap), molekuláit az energia gerjeszti. Gyorsabban kezdenek haladni, így amikor egymásnak ütköznek, távolabb ugrálnak. A gyorsan mozgó molekulák közötti megnövekedett tér csökkenti a sűrűséget.
Hideg víz sűrűsége
A hideg víz sűrűsége nagyobb, mint a forró, mert vízmolekulái lassabbak; a rezgések és a mozgások lassabbak és kevésbé energikusak. A molekulák kevésbé ugrálnak és lökdösik egymást, így több is elfér egy kisebb térben. Mivel szorosabban vannak csomagolva, a víz sűrűsége nagyobb.
A víz konvekciója
Mivel a meleg víz kevésbé sűrű, meleg és hideg találkozásakor a meleg víz a tetejére emelkedik; a tudósok ezt "konvekciónak" hívják. Ez a folyamat néha olyan ciklust hoz létre, amelyben a tó felszínén lévő vizet felmelegítik nappal, majd éjszaka lehűl és süllyed, lassú, folyamatos keringést hozva létre a mélységtől a felszínig és vissza újra.
Óceáni áramlatok
Meleg víz tömegei a hideg víz fölé emelkednek a világ óceánjain. Adott áramlatok esetén meleg, trópusi vizet szállítanak a pólusok felé mozgásként, mint egy futószalagot, alatta hideg vizekkel. A hőmérséklet-megosztást hőmesznek nevezzük. Az Öböl-áramlat példa erre a jelenségre, és ez a meleg trópusi víz felhordási ciklusa nagy földrajzi területek éghajlatát is befolyásolja. London például nem olyan hideg, mint Calgary, annak ellenére, hogy ugyanolyan szélességű, mert élvezi a Golf-áramlat előnyeit. Az óceán vize azonban nem mindig mozgatja ezt békésen. Néha, amikor meleg és hideg víz (és légtömegek) találkoznak, vihar vagy akár hurrikán az eredmény.