Нельзя говорить, что холодный и теплый воздух весят одинаково. Их состав одинаков, но в теплом воздухе молекулы движутся быстрее, среднее расстояние между молекулами увеличивается, и в результате молекул теплого воздуха в единице объема получается меньше, чем молекул воздуха холодного. Земное притяжение теплому воздуху преодолеть архимедова сила - более тяжелый холодный воздух стремится вниз, выталкивая более легкое тело (теплый воздух) кверху. Профессоров мучить не надо, вопрос это с физической стороны очень простой, может быть, просто нужно найти более доходчивые слова и примеры, чтобы сделать ответ понятным для Вас.
