Inhoud
Warm en koud water zijn beide vloeibare vormen van H2O, maar ze hebben verschillende dichtheden vanwege het effect van warmte op watermoleculen. Hoewel het dichtheidsverschil gering is, heeft het een significante invloed op natuurlijke verschijnselen zoals zeestromingen, waar warme stromingen de neiging hebben boven koude te stijgen.
Waterdichtheid
Koud water is altijd dichter dan warm water; de dichtheidsverandering bedraagt ongeveer 4 tienden van één procent tussen bijna-bevriezing en 30 graden Celsius (86 graden Fahrenheit). Hoewel klein, maakt het verschil het mogelijk dat warm water op koud water "zweeft", een fenomeen dat zich dagelijks in de oceanen voordoet.
Dichtheid warm water
De reden waarom warm water minder dicht is dan koud water is de warmte zelf. Wanneer warmte wordt geïntroduceerd in water (van een bron zoals de zon), worden de moleculen ervan opgewonden door de energie. Ze beginnen sneller te bewegen, dus als ze tegen elkaar op botsen, stuiteren ze verder weg. De toegenomen ruimte tussen de snel bewegende moleculen vermindert de dichtheid.
Koud Waterdichtheid
Koud water heeft een grotere dichtheid dan heet omdat de watermoleculen trager zijn; trillingen en bewegingen zijn langzamer en minder energiek. De moleculen stuiteren en verdringen elkaar minder, zodat er meer in elkaar kan passen in een kleinere ruimte. Omdat ze dichter op elkaar zijn gepakt, is de dichtheid van het water groter.
Convectie van water
Omdat warm water minder dicht is, stijgt warm water naar boven wanneer warm en koud samenkomen; wetenschappers noemen dit "convectie". Dit proces creëert soms een cyclus waarbij water aan de oppervlakte van een meer gedurende de dag wordt verwarmd, vervolgens afkoelt en zakt 's nachts, waardoor een langzame, voortdurende circulatie van de diepten naar de oppervlakte en weer terug wordt gecreëerd.
Oceaanstromen
Massa's warm water stijgen boven koud water in de oceanen van de wereld. Gezien de stroming wordt warm, tropisch water in een beweging als een transportband naar de polen gebracht, met koud water eronder. De temperatuursverdeling wordt het thermoclime genoemd. De Golfstroom is een voorbeeld van dit fenomeen, en deze cyclus van het naar boven brengen van warm tropisch water beïnvloedt ook het klimaat over grote geografische gebieden. Londen is bijvoorbeeld niet zo koud als Calgary, hoewel het dezelfde breedtegraad is, omdat het profiteert van de Golfstroom. Oceaanwater beweegt dit echter niet altijd vreedzaam. Soms, wanneer warm en koud water (en luchtmassa's) samenkomen, is het resultaat een storm of zelfs een orkaan.