Dlaczego Ice Float?

Woda jest związkiem, który występuje w trzech formach: stałej, ciekłej i gazowej. Stałą formą wody jest lód, forma ciekła to woda, a forma gazowa to para lub para. Zazwyczaj lód unosi się na płynnej formie wody, w przeciwieństwie do innych ciał stałych, które opadają po umieszczeniu na wodzie. Unikalne zachowanie wody było dyskusją na wielu forach, ponieważ zarówno lód, jak i woda są wodą.

Dlaczego Ice Float?

Lód unosi się na wodzie, ponieważ jest mniej gęsty niż woda. Zasada Archimedesa mówi, że aby obiekt mógł unosić się na wodzie, musi wyprzeć taką samą ilość wody. Zazwyczaj ciała stałe są gęstsze niż ciecze. Logika jest wspierana przez chemię, ponieważ cząsteczki tworzące ciała stałe są ściśle związane ze sobą, co czyni je bardziej zwartymi. Są więc ważniejsze niż ciecze i gazy. Jednak lód jest wyjątkiem, ponieważ jest mniej gęsty niż woda, a więc unosi się na nim.

W większości przypadków chłodzenie cieczy prowadzi do zwiększenia jej gęstości, aż stanie się ona stała. W tym momencie osiąga maksymalną gęstość. Woda zachowuje się nieco inaczej niż inne płyny. W miarę schładzania wody zwiększa się jej gęstość. Jednak zamiast osiągnąć maksymalną gęstość, gdy zamarza, osiąga najwyższą gęstość w 4 stopniach Celsjusza. Chłodzenie wody powyżej 4 stopni prowadzi do zmniejszenia jej gęstości ze względu na unikalny charakter wiązań wodorowych. Zanim woda stanie się lodem, ma mniejszą gęstość niż woda. Dokładniej, woda jest o 9% mniej gęsta niż woda, zajmując w ten sposób 9% więcej miejsca. W konsekwencji litr lodu waży mniej niż litr wody. Powodem tego jest to, że wiązania wodorowe w wodzie są bardziej zwarte w postaci ciekłej, ale mniej zwarte w stanie stałym.

Lód unosi się również z powodu zawiłości wyporu w stosunku do siły grawitacji. Siła wyporu to „pchnięcie w górę” do gęstości cieczy. Z drugiej strony grawitacja jest „ciągnięciem w dół”, które odnosi się do gęstości cieczy. Aby bryła unosiła się na cieczy, nacisk w górę powinien być większy niż ciągnięcie w dół. Dlatego, gdy lód jest kładziony na wodę, pchnięcie w górę jest większe niż ciągnięcie w dół.

Jakie jest znaczenie pływającego lodu na wodzie?

Unikalna właściwość wody unoszącej się na wodzie umożliwia przetrwanie rybom, które żyją w zbiornikach wodnych, które zamarzają w zimie. Ciała wodne zamarzają od góry do dołu, pozwalając rybom żyć w normalnych warunkach pomimo zamarzniętej powierzchni. Gdyby było odwrotnie, lód wypierałby wodę na górę, powodując jej zamrożenie. W rezultacie rzeki i jeziora zamarzałyby w stanie stałym, prowadząc do śmierci wszelkiego życia morskiego.