氷が浮くのは、海に極地の氷と氷山があり、飲み物の氷が浮く理由です。考えてみると、氷は固くて直感的で、液体や沈むよりも重いはずなので、少し奇妙に思えるかもしれません。これはほとんどの物質に当てはまりますが、水は例外です。その水素結合とその固体状態により、実際には液体よりも軽くなります。

氷の密度が低い

水は、基本的に驚くべき物質です。地球上の生命に燃料を供給します—すべての生物はそれを必要とします。それはまた、人生をそのようにすることを可能にするいくつかの興味深い特性を持っています。最も重要な特性の1つは、水が4°C（40°F）で最も密度が高いことです。お湯と氷はどちらも冷水よりも密度が低くなっています。密度の低い物質は、密度の高い物質の上に浮かんでいます。たとえば、サラダドレッシングを作ると、酢の密度が低いため、油が酢の上に浮きます。同じことがすべてに当てはまります。プールに爆発したビーチボールがある場合は浮き、岩がある場合は沈みます。

氷の密度が水よりも低い理由は、水素結合に関係しています。ご存知のように、水は1つの酸素と2つの水素原子で構成されています。それらは非常に強い共有結合によって結合されます。ただし、水素結合と呼ばれる別の種類の結合も異なる水分子間で形成されますが、これは弱いものです。これらの結合は、正に帯電した水素原子が近くの水分子の負に帯電した酸素原子に引き付けられるために形成されます。水が温かいとき、分子は非常に活発で、たくさん動き回り、他の水分子との結合をすばやく形成して切断します。それらは互いに近づき、素早く動くエネルギーを持っています。

水が4°Cを下回ると、運動エネルギーが減少するため、分子はあまり動きません。もう。彼らには、移動したり、壊れたり、簡単に結合を形成したりするエネルギーがありません。代わりに、それらは他の水分子とより多くの水素結合を形成して、六角形の格子構造を形成します。それらはこれらの構造を形成して、負に帯電した酸素分子を分離します。六角形の真ん中にはたくさんの空きスペースがあります。

氷は実際には液体の水よりも約9％密度が低くなっています。したがって、氷は水よりも多くのスペースを占めます。氷が膨張するので、実際には、これは理にかなっています。それが、ガラス瓶の水を凍らせてはいけない理由であり、凍った水がコンクリートに大きな亀裂を作る可能性がある理由です。氷のボトルと水のボトルが1リットルある場合、氷の水のボトルは軽くなります。この時点では、水が温かいときよりも分子が互いに離れています。したがって、氷は水よりも密度が低く、浮かんでいます。

氷が溶けると、安定した結晶構造が崩壊し、突然密度が高くなります。水が4°Cを超えて温まると、水はエネルギーを獲得し、分子はより速く、さらに離れて移動します。そのため、温水は冷水よりも多くのスペースを占め、密度が低いため、冷水の上に浮きます。湖に泳ぎに行くときのようで、最上層は素晴らしくて暖かいですが、足を下に突き刺すと、突然はるかに寒くなります。

地球にとって重要

では、なぜこれが重要なのですか？氷の浮力は、地球上の生命に重要な影響を及ぼします。冬の寒い場所では湖が凍りつき、魚や他の動物が下で生き残ることができます。底が凍ると、湖全体が凍り、冬の湖で生き残ることはほとんどできません。北極海または南極海では、氷が沈んだ場合、氷冠はすべて海の底にあり、そこに何も住むことができなくなります。海底は氷でいっぱいになるでしょう。さらに、極地の氷は光を反射し、地球が暖かくなりすぎないようにするために重要です。