A jég lebeg – ezért az óceán sarki jéggel és jéghegyekkel rendelkezik, és miért úszik az italában a jég. Ha belegondol, kissé furcsának tűnhet, mert a jég szilárd és intuitív módon nehezebb, mint egy folyadék és a süllyedő. Bár ez a legtöbb anyagra igaz, a víz kivétel. Hidrogénkötése és szilárd állapota valójában könnyebbé teszi, mint folyadékként.

A jég kevésbé sűrű

A víz csodálatos anyag, amely alapvetően táplálja az életet a földön – minden élő szervezetnek szüksége van rá. Van néhány érdekes tulajdonsága is, amelyek lehetővé teszik, hogy az élet olyan legyen, amilyen. Az egyik legfontosabb tulajdonság, hogy a víz 4 ° C-on a legsűrűbb. A forró víz és a jég egyaránt kevésbé sűrű, mint a hideg víz. Kevésbé sűrű anyagok úsznak a sűrűbb anyagok tetején. Például, ha salátaöntetolajat készít, az ecet tetején úszik, mert kevésbé sűrű. Ugyanez vonatkozik mindenre. Ha van egy felrobbantott strandlabdája a medencében, akkor az lebeg, ha van sziklája, akkor süllyed.

Annak oka, hogy a jég kevésbé sűrű, mint a víz, a hidrogénkötésekkel függ össze. Mint tudják, a víz egy oxigénből és két hidrogénatomból áll. Nagyon erős kovalens kötések kötik őket. Ugyanakkor egy másik típusú kötés is létrejön a különböző vízmolekulák között, az úgynevezett hidrogénkötés, amely gyengébb. Ezek a kötések azért jönnek létre, mert a pozitív töltésű hidrogénatomok vonzzák a közeli vízmolekulák negatív töltésű oxigénatomjait. Amikor a víz meleg, a molekulák nagyon aktívak, sokat mozognak, és gyorsan kötéseket alkotnak és megszakítanak más vízmolekulákkal. Van energiájuk közelebb lépni egymáshoz és gyorsan mozogni.

Amint a víz 4 ° C alá csökken, a kinetikus energia csökken, így a molekulák nem mozognak annyira többé. Nincs energiájuk olyan könnyen mozogni, megtörni és kötéseket kialakítani. Ehelyett több hidrogénkötést képeznek más vízmolekulákkal, így hatszögletű rácsszerkezeteket képeznek. Azért alkotják ezeket a struktúrákat, hogy távol tartsák a negatív töltésű oxigénmolekulákat. A hatszögek közepén sok üres hely van.

A jég valójában körülbelül 9% -kal kevésbé sűrű, mint a folyékony víz. Ezért a jég több helyet foglal el, mint a víz. Gyakorlatilag ennek van értelme, mert a jég kitágul. Ezért nem szabad megfagyasztania egy üveg vizet, és miért fagyott víz okozhat nagyobb repedéseket a betonban. Ha van egy liter jég és egy liter víz, akkor a jeges vizes palack könnyebb lenne. A molekulák ebben a pillanatban távolabb vannak egymástól, mint amikor a víz melegebb. Ezért a jég kevésbé sűrű, mint a víz, és lebeg.

Amikor a jég megolvad, a stabil kristályszerkezet összeomlik és hirtelen sűrűbb. Amint a víz 4 ° C fölé melegszik, energiát nyer, és a molekulák gyorsabban és távolabb mozognak egymástól. Tehát a forró víz is több helyet foglal el, mint a hidegebb víz, és a hűvösebb víz tetején úszik, mert kevésbé sűrű. Olyan ez, mint amikor egy tóhoz megy úszni, és a legfelső réteg szép és meleg, de amikor a lábát alatta ragasztja, hirtelen sokkal hidegebb lesz.

Fontos a Földünk számára

Akkor miért is számít ez? A jég felhajtóereje fontos következményekkel jár a földi életre nézve. A tavak télen hideg helyeken fagynak le a tetején, ami lehetővé teszi a halak és más állatok túlélését. Ha befagyott az alja, az egész tó befagyhatott, és szinte semmi sem élhette túl a tél télét. Az északi vagy déli óceánokon, ha jég süllyedne, a jégtakarók mind az óceán fenekén lennének, megakadályozva, hogy bárki ott éljen. Az óceán feneke tele lenne jéggel. Ezenkívül a sarki jég azért is fontos, mert visszatükrözi a fényt, és megakadályozza, hogy bolygónk túl meleg legyen.