ทำไมน้ำแข็งถึงลอย?

หลายคนสังเกตเห็นว่าน้ำแข็งลอยอยู่ในน้ำซึ่งดูเหมือนว่าจะท้าทายสามัญสำนึกเนื่องจากคนส่วนใหญ่คาดหวังว่ารูปแบบที่มั่นคงของของเหลวจะหนักกว่ารูปแบบของเหลวเช่นเดียวกับทุกสิ่งทุกอย่างที่ลอยน้ำแข็งลอยเพราะมันมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติของการลอยตัวนอกจากนี้น้ำแข็งยังเป็นตัวอย่างของคุณสมบัติที่น่าสนใจของน้ำซึ่งเป็นของเหลวที่มีพฤติกรรมที่ผิดปกติบางอย่าง

เมื่อคุณเห็นน้ำแข็งลอยคุณกำลังดูการสาธิตหลักการทางวิทยาศาสตร์ของการลอยตัววัตถุได้รับการกล่าวขานว่าลอยตัวเมื่อพวกเขาสามารถแทนที่น้ำหนักของตัวเองในน้ำก่อนที่จะจมในขณะที่วัตถุตั้งอยู่ในน้ำแรงเท่ากันจะผลักขึ้นไปที่ด้านล่างของวัตถุทำให้มันลอยแทนที่จะจมเมื่อพื้นที่ผิวและความหนาแน่นของสารถูกต้องสารนั้นจะลอยตัวแทนที่จะจมลงไปด้านล่าง

ในกรณีของของเหลวส่วนใหญ่ของเหลวที่เย็นกว่าของเหลวก็ยิ่งมีความหนาแน่นสูงขึ้นอย่างไรก็ตามน้ำถึงความหนาแน่นสูงสุดเหนือจุดเยือกแข็งเมื่อน้ำค้างโมเลกุลของมันจะจัดเรียงตัวเองให้เป็นเมทริกซ์สร้างช่องว่างระหว่างพวกเขาซึ่งไม่เคยมีมาก่อนเป็นผลให้น้ำแข็งมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำประมาณ 9% ณ จุดที่หนาแน่นที่สุดซึ่งทำให้น้ำแข็งลอยอยู่ในน้ำแทนที่จะจมลง

คุณอาจสังเกตเห็นว่าเมื่อคุณดูน้ำแข็งและน้ำด้วยกันน้ำแข็งไม่ได้เพียงแค่ลอยอยู่บนพื้นผิว;ส่วนหนึ่งของน้ำแข็งมักจมอยู่ใต้น้ำบางครั้งน้ำแข็งทั้งหมดจะจมอยู่ใต้น้ำเช่นเดียวกับกรณีที่มีก้อนน้ำแข็งในแก้วในกรณีของบางสิ่งบางอย่างเช่นแผ่นน้ำแข็งในอาร์กติกพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของน้ำแข็งทำให้มั่นใจได้ว่ามันจะลอยตัวเพราะมันจะแทนที่น้ำหนักของตัวเองก่อนที่มันจะจมในทางกลับกันน้ำแข็งชิ้นเล็ก ๆ เช่นลูกบาศก์น้ำแข็งอาจจมลงก่อนที่มันจะสามารถแทนที่น้ำหนักของตัวเอง

ความจริงที่ว่าน้ำแข็งลอยเป็นสิ่งที่โชคดีสำหรับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติหากน้ำแข็งจมลงสู่ด้านล่างมหาสมุทรโลกทะเลสาบและแม่น้ำจะค่อยๆแข็งตัวจากล่างขึ้นบนในที่สุดก็กลายเป็นน้ำแข็งที่เป็นของแข็งแต่น้ำแข็งลอยไปตามพื้นผิวค่อยๆละลายลงเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิยกเว้นพื้นที่อาร์กติกและแอนตาร์กติกที่มีแผ่นน้ำแข็งถาวรตลอดทั้งปีเพราะอุณหภูมิเย็นมาก