Water is een verbinding die bestaat in drie vormen: vast, vloeibaar en gas. De vaste vorm van water is ijs, de vloeibare vorm is water en de gasvorm wordt stoom of damp genoemd. Meestal drijft ijs op de vloeibare vorm van water, in tegenstelling tot andere vaste stoffen die zinken wanneer ze op water worden geplaatst. Het unieke gedrag van water is in vele fora een discussie geweest, omdat zowel ijs als water water zijn.
Waarom zweeft Ice Float?
IJs drijft op water omdat het minder dicht is dan water. Het Archimedes-principe stelt dat als een object op water moet drijven, het een gelijke hoeveelheid water moet verplaatsen. Gewoonlijk zijn vaste objecten dichter dan vloeistoffen. De logica wordt ondersteund door chemie, omdat de moleculen waaruit de vaste stoffen bestaan stevig aan elkaar zijn gebonden, waardoor ze compacter worden. Ze zijn dus zwaarder dan vloeistoffen en gassen. IJ is echter een uitzondering omdat het minder dicht is dan water en dus erop drijft.
In de meeste gevallen leidt het koelen van een vloeistof tot een toename van de dichtheid ervan totdat deze vast wordt. Op dat moment bereikt het zijn maximale dichtheid. Water gedraagt zich iets anders dan andere vloeistoffen. Terwijl je doorgaat met het afkoelen van water, neemt de dichtheid ervan toe. In plaats van de maximale dichtheid te bereiken wanneer deze bevriest, bereikt deze echter de hoogste dichtheid bij 4 graden Celsius. Het koelen van het water boven 4-graden leidt tot een afname van de dichtheid vanwege de unieke aard van waterstofbruggen. Tegen de tijd dat water ijs wordt, heeft het een lagere dichtheid dan water. Meer specifiek is water 9% minder dicht dan water, waardoor 9% extra ruimte in beslag wordt genomen. Daarom weegt een liter ijs minder dan een liter water. De reden hiervoor is dat de waterstofbruggen in water compacter zijn in vloeibare vorm maar minder compact in de vaste toestand.
IJs drijft ook vanwege de fijne kneepjes van het drijfvermogen versus de zwaartekracht. De opwaartse kracht is een "opwaartse druk" op de dichtheid van de vloeistof. Anderzijds is de zwaartekracht een "neerwaartse trekkracht" die verband houdt met de dichtheid van de vloeistof. Om een vaste stof op een vloeistof te laten drijven, moet de opwaartse druk groter zijn dan de neerwaartse trekkracht. Daarom, wanneer ijs op water wordt geplaatst, is de opwaartse druk groter dan de neerwaartse trekkracht.
Wat is de betekenis van ijs dat op water drijft?
De unieke eigenschap van water dat op water drijft maakt overleving mogelijk voor vissen die in waterlichamen leven die in de winter bevriezen. De waterlichamen bevriezen van boven naar beneden waardoor vissen onder normale omstandigheden kunnen leven, ondanks het bevroren oppervlak. Als het tegendeel waar zou zijn, zou ijs water naar de top verplaatsen waardoor het ook zou bevriezen. Als gevolg hiervan zouden rivieren en meren vast bevriezen, wat zou leiden tot de dood van al het zeeleven.
