Šta se dešava?
Kocka leda pluta zato što ista količina vode u čvrstom stanju zauzima više prostora.
Većina supstanci postaje gušća kada pređe iz tečnog u čvrsto stanje. Voda je u tome neobična. Ako istu masu vode uporedimo pre i posle zamrzavanja, led zauzima više prostora. Masa nije nestala, ali je raspoređena u većoj zapremini, pa je manja. Telo manje gustine od tečnosti u kojoj se nalazi može da pluta.
Kako i zašto?
Molekuli vode u ledu prave pravilnu, otvoreniju strukturu. To smanjuje .
Molekuli vode u ledu povezuju se vodoničnim vezama u otvorenu kristalnu mrežu. U tečnoj vodi molekuli se stalno pomeraju i prosečno mogu biti bliže jedni drugima. Zbog te razlike led ima približno devet odsto manju od tečne vode. Isti razlog objašnjava zašto puna, zatvorena flaša vode može pući ako je ostavimo u zamrzivaču.
Kako ovo znamo?
se meri poređenjem mase i zapremine. navodi da je led približno devet odsto manje gust od tečne vode.
Proveru možemo zamisliti kao jednostavno merenje: odredimo masu i zapreminu vode, zatim je zamrznemo i ponovo izmerimo. Masa ostaje gotovo ista, ali zapremina raste. navodi i da je oko devet desetina ledenog brega ispod površine mora. Vidljivi vrh zato ne otkriva pravu veličinu brega.
Zašto je ovo važno?
Led na površini jezera usporava dalje hlađenje vode ispod njega i tako pomaže vodenom životu.
Kada jezero počne da se ledi, led ostaje na vrhu i usporava gubitak toplote iz vode ispod sebe. To pomaže ribama i drugim organizmima da prežive zimu. Kada bi led tonuo, vodena tela bi se hladila na sasvim drugačiji način. Jedna osobina molekula tako ima velike posledice za život u prirodi.
Neobična osobina vode
Kod većine materija čvrsto stanje je gušće od tečnog, jer su čestice zbijenije. Voda je važan izuzetak. Njeni molekuli su polarni i međusobno se povezuju vodoničnim vezama. Pri smrzavanju nastaje kristalna mreža sa više praznog prostora nego u tečnoj vodi. Masa ostaje ista, zapremina raste, a pada. Ako stavimo kocku leda u čašu, Arhimedov zakon kaže da će plutati kada istisne tečnost čija je težina jednaka njenoj.
Nije dovoljno reći samo „led je lakši“: kilogram leda i kilogram vode imaju istu masu. Razlika je u prostoru koji zauzimaju. tečne vode najveća je približno na četiri stepena Celzijusa; daljim hlađenjem do nule voda se ponovo malo širi. Zimi zato hladnija voda ostaje blizu površine, gde se prvo stvara led, dok dublji delovi jezera mogu ostati tečni. Led i sneg dodatno usporavaju gubitak toplote.
Ova osobina oblikuje reke, jezera i polarnu klimu. U zatvorenoj cevi širenje vode pri smrzavanju može stvoriti veliki pritisak i oštetiti materijal. U prirodi, plutajući led utiče na razmenu toplote i svetlosti između vode i vazduha. Morski led pritom nije isto što i ledeni breg: breg potiče od kopnenog glečera, dok morski led nastaje zamrzavanjem površine okeana. Njihovo topljenje zato nema isti neposredni uticaj na nivo mora.
Originalna ilustracija NZM · Izvori: USGS
Još jedan važan detalj
Plutanje se može preciznije opisati preko Arhimedovog zakona. Dok kocka leda tone u čašu, ona istiskuje sve više vode i potisak raste. Zaustavlja se kada potisak izjednači njenu težinu. Pošto je leda manja, za ravnotežu ne mora biti potopljena cela kocka; njen vrh ostaje iznad površine. Kod ledenog brega najveći deo može ostati sakriven pod vodom, što je opasno za brodove. Slana morska voda ima nešto veću od slatke, pa se položaj leda u njima malo razlikuje. Takve razlike su merljive, iako osnovni princip ostaje isti.
Pojmovi
— masa neke materije po jedinici zapremine.
