น้ำแข็งลอยทำไม

น้ำเป็นสารประกอบที่มีอยู่ในสามรูปแบบ: ของแข็งของเหลวและก๊าซ รูปแบบของแข็งของน้ำคือน้ำแข็งรูปแบบของเหลวคือน้ำและรูปแบบก๊าซเรียกว่าไอน้ำหรือไอ โดยปกติแล้วน้ำแข็งจะลอยอยู่บนน้ำในรูปแบบของเหลวซึ่งแตกต่างจากของแข็งอื่น ๆ ที่จมอยู่ในน้ำ พฤติกรรมที่ไม่ซ้ำกันของน้ำได้รับการอภิปรายในหลายเวทีเพราะทั้งน้ำแข็งและน้ำเป็นน้ำ

น้ำแข็งลอยทำไม

น้ำแข็งลอยอยู่บนน้ำเพราะมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ หลักการอาร์คิมีดีสระบุว่าสำหรับวัตถุที่ลอยอยู่บนน้ำมันจะต้องกำจัดน้ำในปริมาณที่เท่ากัน โดยปกติแล้ววัตถุที่เป็นของแข็งจะหนาแน่นกว่าของเหลว ตรรกะได้รับการสนับสนุนทางเคมีเนื่องจากโมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็นของแข็งจะถูกผูกติดแน่นเข้าด้วยกันทำให้มันมีขนาดเล็กลง ดังนั้นมันจึงมีน้ำหนักมากกว่าของเหลวและก๊าซ อย่างไรก็ตามน้ำแข็งเป็นข้อยกเว้นเพราะมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำและทำให้มันลอยอยู่บนมัน

ในกรณีส่วนใหญ่การระบายความร้อนของเหลวจะนำไปสู่การเพิ่มความหนาแน่นจนกระทั่งกลายเป็นของแข็ง ณ จุดนั้นมันบรรลุความหนาแน่นสูงสุด น้ำมีพฤติกรรมแตกต่างกันเล็กน้อยเมื่อเทียบกับของเหลวอื่น ๆ ในขณะที่คุณยังคงน้ำเย็นความหนาแน่นของมันจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามแทนที่จะไปถึงความหนาแน่นสูงสุดเมื่อมันค้างมันจะบรรลุความหนาแน่นสูงสุดที่ 4 องศาเซลเซียส การทำให้น้ำเย็นเกิน 4 องศาทำให้ความหนาแน่นลดลงเนื่องจากลักษณะเฉพาะของพันธะไฮโดรเจน เมื่อเวลาผ่านไปกลายเป็นน้ำแข็งมันมีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ 9% ดังนั้นจึงใช้พื้นที่เพิ่มขึ้น 9% ดังนั้นน้ำแข็งหนึ่งลิตรมีน้ำหนักน้อยกว่าน้ำหนึ่งลิตร เหตุผลนี้เป็นเพราะพันธะไฮโดรเจนในน้ำมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นในรูปของเหลว แต่มีขนาดเล็กลงในสถานะของแข็ง

น้ำแข็งก็ลอยได้เช่นกันเนื่องจากความซับซ้อนของการลอยตัวและแรงโน้มถ่วง แรงพยุงคือ“ แรงดันขึ้น” ต่อความหนาแน่นของของเหลว ในทางกลับกันแรงโน้มถ่วงเป็น“ แรงดึงลง” ซึ่งเกี่ยวข้องกับความหนาแน่นของของเหลว สำหรับของแข็งที่จะลอยอยู่บนของเหลวแรงดันขึ้นควรสูงกว่าการดึงลง ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่น้ำแข็งถูกวางลงบนน้ำแรงดันขึ้นจะสูงกว่าแรงดึงลง

ความสำคัญของน้ำแข็งที่ลอยอยู่บนน้ำคืออะไร?

คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของน้ำที่ลอยอยู่บนน้ำทำให้สามารถอยู่รอดได้สำหรับปลาที่อาศัยอยู่ในแหล่งน้ำที่หยุดในช่วงฤดูหนาว แหล่งน้ำแช่แข็งจากบนลงล่างทำให้ปลาอยู่ภายใต้สถานการณ์ปกติทั้งๆที่พื้นผิวแช่แข็ง หากสิ่งที่ตรงกันข้ามเป็นจริงน้ำแข็งจะแทนที่น้ำไปด้านบนทำให้น้ำแข็งค้างได้เช่นกัน เป็นผลให้แม่น้ำและทะเลสาบแข็งตัวจนนำไปสู่ความตายของสิ่งมีชีวิตในทะเล