L'acqua calda e fredda sono entrambe forme liquide di H2O, ma hanno densità diverse a causa dell'effetto del calore sulle molecole d'acqua. Sebbene la differenza di densità sia lieve, ha un impatto significativo sui fenomeni naturali come le correnti oceaniche, dove le correnti calde tendono a superare quelle fredde.
Densità dell'acqua
L'acqua fredda è sempre più densa dell'acqua calda; la variazione di densità ammonta a circa 4 decimi dell'uno percento tra lo zero termico e 30 gradi Celsius (86 gradi Fahrenheit). Sebbene piccola, la differenza consente all'acqua calda di "galleggiare" sopra l'acqua fredda, un fenomeno che si verifica ogni giorno negli oceani del mondo.
Densità acqua calda
Il motivo per cui l'acqua calda è meno densa dell'acqua fredda è il calore stesso. Quando il calore viene introdotto nell'acqua (da una fonte come il Sole), le sue molecole vengono eccitate dall'energia. Cominciano a muoversi più velocemente, quindi quando si scontrano, rimbalzano più lontano. L'aumento dello spazio tra le molecole in rapido movimento diminuisce la densità.
Densità acqua fredda
L'acqua fredda ha una densità maggiore di quella calda perché le sue molecole d'acqua sono più lente; vibrazioni e movimenti sono più lenti e meno energici. Le molecole rimbalzano e si spingono meno a vicenda, quindi più possono stare insieme in uno spazio più piccolo. Poiché sono più ravvicinati, la densità dell'acqua è maggiore.
Convezione dell'acqua
Poiché l'acqua calda è meno densa, quando il caldo e il freddo si incontrano, l'acqua calda sale verso l'alto; gli scienziati la chiamano "convezione". Questo processo a volte crea un ciclo in cui viene riscaldata l'acqua sulla superficie di un lago durante il giorno, per poi raffreddarsi e sprofondare di notte, creando una circolazione lenta e continua dal profondo alla superficie e viceversa ancora.
Correnti oceaniche
Masse di acqua calda si elevano sopra l'acqua fredda negli oceani del mondo. Date le correnti, l'acqua calda e tropicale viene trasportata verso i poli con un movimento simile a un nastro trasportatore, con acque fredde al di sotto. La differenza di temperatura è chiamata termoclima. La Corrente del Golfo è un esempio di questo fenomeno e questo ciclo di innalzamento dell'acqua tropicale calda influisce anche sul clima di vaste aree geografiche. Londra, per esempio, non è fredda come Calgary, anche se è alla stessa latitudine, perché beneficia della Corrente del Golfo. Tuttavia, l'acqua dell'oceano non si muove sempre in modo pacifico. A volte, quando l'acqua calda e fredda (e le masse d'aria) si incontrano, il risultato è una tempesta o addirittura un uragano.
