Vroča in hladna voda sta tekoči obliki H2O, vendar imata različno gostoto zaradi vpliva toplote na molekule vode. Čeprav je razlika v gostoti majhna, ima pomemben vpliv na naravne pojave, kot so oceanski tokovi, kjer se topli tokovi ponavadi dvignejo nad hladne.
Gostota vode
Hladna voda je vedno bolj gosta od tople; sprememba gostote znaša približno 4 desetine enega odstotka med lediščem in 30 stopinjami Celzija (86 stopinj Celzija). Čeprav je majhna, razlika omogoča, da topla voda "plava" na vrhu hladne vode, kar se pojavlja vsak dan v svetovnih oceanih.
Gostota tople vode
Razlog, da je topla voda manj gosta od hladne, je sama toplota. Ko toploto vnesemo v vodo (iz vira, kot je Sonce), njene molekule vzbudi energija. Začnejo se hitreje premikati, zato, ko naletijo drug na drugega, odskočijo dlje. Povečan prostor med hitro premikajočimi se molekulami zmanjšuje gostoto.
Gostota hladne vode
Hladna voda ima večjo gostoto kot vroča, ker so njene molekule vode bolj počasne; vibracije in gibi so počasnejši in manj energični. Molekule se med seboj manj premetavajo in potiskajo, tako da se več lahko prilega v manjši prostor. Ker so tesneje zapakirani, je gostota vode večja.
Konvekcija vode
Ker je topla voda manj gosta, se topla in hladna voda dvigne do vrha; znanstveniki temu pravijo "konvekcija". Ta postopek včasih ustvari krog, v katerem se voda na površini jezera segreva podnevi, nato se ponoči ohladi in potone, kar ustvarja počasno, stalno kroženje iz globin na površje in nazaj ponovno.
Oceanski tokovi
Množice tople vode se dvigajo nad hladno vodo v svetovnih oceanih. Glede na tokove se topla tropska voda premika proti polovom v gibanju kot tekoči trak, spodaj pa hladne vode. Razdelitev temperatur se imenuje termoklim. Primer tega je Zalivski tok in ta cikel dvigovanja tople tropske vode vpliva tudi na podnebje na velikih geografskih območjih. London na primer ni tako hladen kot Calgary, čeprav ima enako zemljepisno širino, saj ima koristi od Zalivskega toka. Oceanska voda pa tega ne premika vedno mirno. Včasih, ko se srečata vroča in hladna voda (in zračne mase), je rezultat nevihta ali celo orkan.