Apa caldă și rece sunt ambele forme lichide de H2O, dar au densități diferite datorită efectului căldurii asupra moleculelor de apă. Deși diferența de densitate este mică, are un impact semnificativ asupra fenomenelor naturale, cum ar fi curenții oceanici, unde curenții calzi tind să crească peste cei reci.
Densitatea apei
Apa rece este întotdeauna mai densă decât apa caldă; modificarea densității se ridică la aproximativ 4 zecimi de un procent între aproape îngheț și 30 de grade Celsius (86 de grade Fahrenheit). Deși mică, diferența permite ca apa caldă să „plutească” deasupra apei reci, fenomen care apare în fiecare zi în oceanele lumii.
Densitatea apei calde
Motivul pentru care apa caldă este mai puțin densă decât apa rece este căldura însăși. Când căldura este introdusă în apă (dintr-o sursă precum Soarele), moleculele sale sunt excitate de energie. Încep să se miște mai repede, așa că, când se lovesc unul de celălalt, sări mai departe. Spațiul crescut între moleculele care se mișcă rapid scade densitatea.
Densitatea apei reci
Apa rece are o densitate mai mare decât cea caldă, deoarece moleculele sale de apă sunt mai lente; vibrațiile și mișcările sunt mai lente și mai puțin energice. Moleculele se ricoșează și se împing reciproc mai puțin, astfel încât mai multe se pot potrivi într-un spațiu mai mic. Deoarece sunt ambalate mai strâns, densitatea apei este mai mare.
Convecția apei
Deoarece apa caldă este mai puțin densă, atunci când cald și rece se întâlnesc, apa caldă se ridică la vârf; oamenii de știință numesc aceasta „convecție”. Acest proces creează uneori un ciclu în care apa de la suprafața unui lac este încălzită în timpul zilei, apoi se răcește și se scufundă noaptea, creând o circulație lentă și continuă de la adâncuri la suprafață și înapoi din nou.
Curenti oceanici
Masele de apă caldă se ridică deasupra apei reci din oceanele lumii. Având în vedere curenții, apa caldă și tropicală este transferată către poli într-o mișcare ca o bandă transportoare, cu ape reci dedesubt. Divizarea temperaturilor se numește termoclimă. Curentul Golfului este un exemplu al acestui fenomen, iar acest ciclu de aducere a apei tropicale calde afectează, de asemenea, climatul în zone geografice mari. Londra, de exemplu, nu este la fel de rece ca Calgary, chiar dacă este aceeași latitudine, deoarece beneficiază de Gulf Stream. Totuși, apa oceanului nu se mișcă întotdeauna pașnic. Uneori, când apă caldă și rece (și mase de aer) se întâlnesc, rezultatul este o furtună sau chiar un uragan.