И горячая, и холодная вода являются жидкими формами H2O, но имеют разную плотность из-за воздействия тепла на молекулы воды. Хотя разница в плотности небольшая, она оказывает значительное влияние на природные явления, такие как океанические течения, где теплые течения имеют тенденцию подниматься над холодными.
Плотность воды
Холодная вода всегда плотнее теплой; изменение плотности составляет около 4 десятых процента от температуры, близкой к нулю, до 30 градусов по Цельсию (86 градусов по Фаренгейту). Хотя разница небольшая, она позволяет теплой воде «плавать» над холодной водой - явление, которое ежедневно происходит в Мировом океане.
Плотность теплой воды
Причина, по которой теплая вода менее плотная, чем холодная, заключается в самом тепле. Когда тепло подводится к воде (от источника, такого как Солнце), ее молекулы возбуждаются энергией. Они начинают двигаться быстрее, поэтому, когда они натыкаются друг на друга, они отскакивают дальше. Увеличенное пространство между быстро движущимися молекулами снижает плотность.
Плотность холодной воды
Холодная вода имеет большую плотность, чем горячая, потому что молекулы в ней более медлительны; вибрации и движения медленнее и менее энергичны. Молекулы меньше отскакивают и толкают друг друга, поэтому больше может поместиться вместе в меньшем пространстве. Поскольку они упакованы более плотно, плотность воды больше.
Конвекция воды
Поскольку теплая вода менее плотная, когда теплая и холодная встречаются, теплая вода поднимается наверх; ученые называют это «конвекцией». Этот процесс иногда создает цикл, в котором вода на поверхности озера нагревается. днем, затем остывает и тонет ночью, создавая медленную непрерывную циркуляцию из глубины к поверхности и обратно очередной раз.
Океанские течения
Масса теплой воды поднимается над холодной водой в Мировом океане. С учетом течения теплая тропическая вода движется к полюсам, как ленточный конвейер, с холодной водой под ней. Разделение температур называется термоклимом. Гольфстрим является примером этого явления, и этот цикл подъема теплой тропической воды также влияет на климат на больших географических территориях. В Лондоне, например, не так холодно, как в Калгари, хотя он и находится на той же широте, потому что здесь течет Гольфстрим. Однако океанская вода не всегда движется мирно. Иногда, когда встречаются горячая и холодная вода (и воздушные массы), результатом становится шторм или даже ураган.