Топла и хладна вода су течни облици Х2О, али имају различиту густину због дејства топлоте на молекуле воде. Иако је разлика у густини незнатна, она има значајан утицај на природне појаве попут океанских струја, где топле струје теже да се уздигну изнад хладних.
Густина воде
Хладна вода је увек гушћа од топле; промена густине износи око 4 десетине једног процента између нивоа смрзавања и 30 степени Целзијуса (86 степени Фахренхеита). Иако мала, разлика омогућава да топла вода „плута“ поврх хладне воде, феномен који се свакодневно јавља у светским океанима.
Густина топле воде
Разлог што је топла вода мање густа од хладне је сама топлота. Када се топлота уведе у воду (из извора попут Сунца), њени молекули се побуђују енергијом. Почињу се брже кретати, па кад се налете, одскоче даље. Повећани размак између молекула који се брзо крећу смањује густину.
Густина хладне воде
Хладна вода има већу густину од вруће, јер су њени молекули воде спорији; вибрације и покрети су спорији и мање енергични. Молекули се мање поскакују и потискују, тако да се више њих може уклопити у мањи простор. Будући да су чвршће спаковани, густина воде је већа.
Конвекција воде
Пошто је топла вода мање густа, када се сусретну топла и хладна, топла се вода подиже до врха; научници ово називају „конвекцијом“. Овај поступак понекад ствара циклус у коме се вода на површини језера загрева дању, а затим се ноћу хлади и тоне, стварајући споро, континуирано циркулирање из дубине на површину и назад опет.
Океанске струје
Маса топле воде издиже се изнад хладне воде у светским океанима. С обзиром на струје, топла, тропска вода се пребацује према половима у покрету попут покретне траке, а испод има хладне воде. Подјела у температурама назива се термоклима. Голфски ток је пример овог феномена, а овај циклус доношења топле тропске воде такође утиче на климу на великим географским подручјима. Лондон, на пример, није тако хладан као Цалгари, иако је исте географске ширине, јер има користи од Голфске струје. Морска вода се ипак не помера увек овако мирно. Понекад, када се сусретну топла и хладна вода (и ваздушне масе), резултат је олуја или чак ураган.
