Que pesa mas el aire frio o calido

¿se hunde el aire frío?

Explicación 1: El aire frío es más denso que el aire caliente porque, cuando el aire frío de cierta densidad, digamos «d», se calienta, las moléculas/átomos se separan entre sí y, por tanto, el volumen se expande. Como la masa del aire no ha cambiado y el volumen ha aumentado, el aire caliente es menos denso que el aire frío.
Explicación 2: El aire caliente es más denso que el aire frío porque el aire está compuesto principalmente por oxígeno (~20%) y nitrógeno (~78%). Así que este aire, cuando empieza a contener agua (es decir, cuando empieza a enfriarse), pocas moléculas de O2 (masa atómica 16 unidades) y N2 (masa atómica 14 unidades) son reemplazadas por H20 (masa atómica 10 unidades). Por lo tanto, según la ley de Avogadro, para un determinado volumen de aire a la misma temperatura y presión y con el mismo número de moléculas, el aire frío tiene menos peso (el H20 tiene menos masa atómica) que el aire caliente.
La razón de los espacios en blanco en la tabla es que para cualquier temperatura hay una cantidad máxima de agua que el aire puede contener. De nuevo, esto está disponible en el sitio de la caja de herramientas de ingeniería. He elegido los valores de $x$ para que sean los valores máximos a las temperaturas 273K, 278K, y así sucesivamente, por lo que la parte inferior izquierda de la tabla está vacía.

Por qué el aire caliente es caliente

Fíjate en el agua. Aquí, es el agua fría la que es menos densa que el agua caliente (al menos en el régimen de temperaturas de importancia para la congelación). En invierno, cuando el agua se enfría, el agua fría sube a la parte superior y eventualmente se congelará, mientras que el agua de abajo permanece líquida por el momento.
Como ya mencionó Helder Vélez, el Principio de Arquímedes nos informa de que un objeto sumergido en un fluido experimentará una fuerza ascendente igual al peso del fluido desplazado, donde «hacia arriba» es la dirección del gradiente de densidad decreciente.1 Matemáticamente, esto puede enunciarse así:
Si realizamos un análisis similar al de la burbuja en la piscina, pasaremos por los mismos movimientos que la derivación anterior, y terminaremos con una expresión similar para la aceleración inicial del paquete caliente:
El calor sólo hace una cosa en un sistema cerrado, y es distribuirse uniformemente por el sistema cuando alcanza el equilibrio termodinámico. Sin embargo, no creo que esto sea lo que estás preguntando. Supongo que te refieres al aire caliente (caliente es un término relativo que significa que está más caliente que el aire circundante). Este aire caliente será menos denso que el aire circundante, y por lo tanto querrá estar por encima del aire más denso y frío. Si quieres ver esto, coge un vaso de agua y añade un poco de aceite, esto es lo mismo que ocurre con el aire (ya que en ambos casos se trata de dos líquidos de diferentes densidades)

¿qué presión atmosférica es mayor: el aire caliente o el aire frío?

Explicación 1: El aire frío es más denso que el aire caliente porque, cuando el aire frío de cierta densidad, digamos «d», se calienta, las moléculas/átomos se separan entre sí y, por tanto, el volumen se expande. Como la masa del aire no ha cambiado y el volumen ha aumentado, el aire caliente es menos denso que el aire frío.
Explicación 2: El aire caliente es más denso que el aire frío porque el aire está compuesto principalmente por oxígeno (~20%) y nitrógeno (~78%). Así que este aire, cuando empieza a contener agua (es decir, cuando empieza a enfriarse), pocas moléculas de O2 (masa atómica 16 unidades) y N2 (masa atómica 14 unidades) son reemplazadas por H20 (masa atómica 10 unidades). Por lo tanto, según la ley de Avogadro, para un determinado volumen de aire a la misma temperatura y presión y con el mismo número de moléculas, el aire frío tiene menos peso (el H20 tiene menos masa atómica) que el aire caliente.
La razón de los espacios en blanco en la tabla es que para cualquier temperatura hay una cantidad máxima de agua que el aire puede contener. De nuevo, esto está disponible en el sitio de la caja de herramientas de ingeniería. He elegido los valores de $x$ para que sean los valores máximos a las temperaturas 273K, 278K, y así sucesivamente, por lo que la parte inferior izquierda de la tabla está vacía.

En comparación con el aire frío, el aire caliente es

El calentamiento de casi cualquier material hará que se expanda. Es decir, su densidad disminuirá, ya que la misma masa de material ocupa más espacio. O, alternativamente, el mismo volumen del material pesa menos.
P.D.: El agua es uno de los pocos materiales que no sigue esta regla a la perfección. En realidad, el agua es más densa (y más pesada para un recipiente de un tamaño determinado) a 4C. Si comparas un cubo de agua a 4C con un cubo de agua a 1C, el cubo más caliente será más pesado.
Bien, para preparar el terreno, vamos a suponer que se trata de cubos idénticos y que ambos están llenos del mismo H2O puro; consigue agua destilada del supermercado si vas a intentar esto, ya que el agua del grifo y la mayoría del agua embotellada contienen otras sustancias químicas que son útiles para el agua potable, pero no tanto para los experimentos científicos. Supongamos también un par de cosas más: que hemos puesto el agua en los cubos después de conseguir que el agua alcance las temperaturas deseadas, y que sellamos la parte superior de los cubos en cuanto los llenamos.
Así que tenemos dos cubos sellados idénticos, llenos de agua, con la única diferencia de que hemos llenado uno con agua caliente y el otro con agua fría. Como ya dijo Sparr, el calentamiento de casi todo hace que se expanda; las moléculas se espacian más, y eso (con la excepción de unos pocos grados antes de que se congele) también es cierto para el agua.