Mengapa Air Panas Kurang Padat Dibandingkan Air Dingin?

Air panas dan dingin keduanya merupakan bentuk cair dari H2O, tetapi mereka memiliki densitas yang berbeda karena efek panas pada molekul air. Meskipun perbedaan densitasnya kecil, namun memiliki dampak yang signifikan terhadap fenomena alam seperti arus laut, di mana arus hangat cenderung naik di atas arus dingin.

Air dingin selalu lebih padat daripada air hangat; perubahan kepadatan berjumlah sekitar 4 persepuluh dari satu persen antara hampir beku dan 30 derajat Celcius (86 derajat Fahrenheit). Meski kecil, perbedaannya memungkinkan air hangat "mengambang" di atas air dingin, sebuah fenomena yang terjadi setiap hari di lautan dunia.

Alasan air hangat kurang padat daripada air dingin adalah panas itu sendiri. Ketika panas diperkenalkan ke air (dari sumber seperti Matahari), molekulnya tereksitasi oleh energi. Mereka mulai bergerak lebih cepat, jadi ketika mereka bertabrakan, mereka terpental lebih jauh. Peningkatan ruang antara molekul yang bergerak cepat menurunkan densitas.

Air dingin memiliki kerapatan yang lebih besar daripada air panas karena molekul airnya lebih lamban; getaran dan gerakan lebih lambat dan kurang energik. Molekul-molekul memantul dan saling berdesakan lebih sedikit, sehingga lebih banyak yang bisa masuk bersama dalam ruang yang lebih kecil. Karena mereka dikemas bersama lebih erat, kerapatan airnya lebih besar.

Karena air hangat kurang padat, ketika hangat dan dingin bertemu, air hangat naik ke atas; ilmuwan menyebutnya "konveksi." Proses ini terkadang menciptakan siklus di mana air di permukaan danau dipanaskan siang hari, kemudian mendingin dan tenggelam di malam hari, menciptakan sirkulasi yang lambat dan terus-menerus dari kedalaman ke permukaan dan kembali lagi.

Massa air hangat naik di atas air dingin di lautan dunia. Mengingat arus, air tropis yang hangat mengalir menuju kutub dengan gerakan seperti ban berjalan, dengan air dingin di bawahnya. Pembagian suhu disebut termoklim. Arus Teluk adalah contoh dari fenomena ini, dan siklus membawa air tropis yang hangat ke atas juga mempengaruhi iklim di wilayah geografis yang luas. London, misalnya, tidak sedingin Calgary, meskipun lintangnya sama, karena mendapat manfaat dari Arus Teluk. Air laut tidak selalu bergerak dengan damai. Terkadang, ketika air panas dan dingin (dan massa udara) bertemu, hasilnya adalah badai atau bahkan badai.