Varmt og kaldt vann er begge flytende former av H2O, men de har forskjellige tettheter på grunn av effekten av varme på vannmolekyler. Selv om tetthetsforskjellen er liten, har den en betydelig innvirkning på naturlige fenomener som havstrømmer, der varme strømmer har en tendens til å heve seg over kalde.
Vanntetthet
Kaldt vann er alltid tettere enn varmt vann; tetthetsendringen utgjør omtrent 4 tideler av en prosent mellom nesten frysing og 30 grader Celsius (86 grader Fahrenheit). Selv om den er liten, tillater forskjellen varmt vann å "flyte" på toppen av kaldt vann, et fenomen som oppstår hver dag i verdenshavene.
Tetthet for varmt vann
Årsaken til at varmt vann er mindre tett enn kaldt vann er selve varmen. Når varme blir introdusert til vann (fra en kilde som solen), blir molekylene begeistret av energien. De begynner å bevege seg raskere, så når de støter på hverandre, spretter de lenger bort. Det økte rommet mellom de raskt bevegende molekylene reduserer tettheten.
Tetthet for kaldt vann
Kaldt vann har større tetthet enn varmt fordi vannmolekylene er tregere; vibrasjoner og bevegelser er langsommere og mindre energiske. Molekylene spretter og støtter hverandre mindre, slik at flere kan passe sammen i et mindre rom. Fordi de pakkes tettere sammen, er vanntettheten større.
Konveksjon av vann
Fordi varmt vann er mindre tett, når varmt og kaldt møtes, stiger varmt vann til toppen; forskere kaller dette "konveksjon." Denne prosessen skaper noen ganger en syklus der vann på overflaten av en innsjø blir varmet opp om dagen, deretter avkjøles og synker om natten, og skaper en langsom, kontinuerlig sirkulasjon fra dypet til overflaten og tilbake en gang til.
Havstrømmer
Massene med varmt vann stiger over kaldt vann i verdenshavene. Gitt strømmer, skylles varmt, tropisk vann mot polene i en bevegelse som et transportbånd, med kaldt vann under. Skillet i temperaturer kalles termoklim. Golfstrømmen er et eksempel på dette fenomenet, og denne syklusen med å bringe varmt tropisk vann opp påvirker også klimaet over store geografiske områder. London er for eksempel ikke så kaldt som Calgary, selv om det er samme breddegrad, fordi det drar nytte av Gulf Stream. Havvann beveger seg ikke alltid fredelig. Noen ganger, når varmt og kaldt vann (og luftmasser) møtes, er resultatet en storm eller til og med en orkan.