Tabla de Contenidos
Hvorfor flyder is oven på vand i stedet for at synke som de fleste faste stoffer? Der er to dele af svaret på dette spørgsmål: Først finder vi ud af, hvorfor noget flyder, og derefter vil vi undersøge, hvorfor is flyder oven på flydende vand i stedet for at synke til bunds.
Hvorfor flyder isen?
Et stof flyder , hvis det er mindre tæt eller har mindre masse pr. volumenhed end de andre komponenter i blandingen. For eksempel, hvis en håndfuld sten tabes i en spand vand, synker stenene, som er tættere sammenlignet med vand. Vand, som er mindre tæt end sten, vil flyde. Dybest set skubber klipperne vandet ud af beholderen eller forskyder det. For at en genstand kan flyde, skal den fortrænge en væskevægt svarende til dens egen vægt.
Vand når sin maksimale tæthed ved en temperatur på 4°C (40°F). Efterhånden som det bliver koldere og fryser, bliver det til is, som faktisk er mindre tæt end vand. For de fleste stoffer stiger massefylden i deres faste (frosne) tilstand, det vil sige, at de normalt er mere tætte end i deres flydende tilstand. Vand er anderledes på grund af brintbindingerne.
Et vandmolekyle består af et oxygenatom og to hydrogenatomer, der er stærkt bundet sammen af kovalente bindinger. Vandmolekyler tiltrækkes også af kemiske bindinger, der er meget svagere end kovalente, kaldet hydrogenbindinger . Denne tiltrækning opstår mellem brintatomerne, der har positive ladninger, og oxygenatomerne i nabovandmolekylerne, der har negative ladninger. Når vandet afkøles til under 4 °C, omarrangeres hydrogenbindingerne for at holde de negativt ladede oxygenatomer fra hinanden. Alt dette producerer et netværk af krystaller, almindeligvis kendt som is.
Is flyder, fordi den er omkring 9 % mindre tæt end flydende vand. Med andre ord fylder is omkring 9 % mere end vand, så en liter is vejer mindre end en liter vand. Det tungere vand fortrænger den lettere is, så isen flyder på vandoverfladen. En konsekvens af dette ses i søer og floder, som fryser fra toppen og ned, så fiskene kan overleve, selv når overfladen af en sø er frosset. Hvis isen skulle synke, ville vandet bevæge sig til overfladen og blive udsat for koldere temperaturer, hvilket får floder og søer til at fryse til.
Tung vandis synker ned i flydende vand
Men ikke alt vand i form af is eller i fast tilstand flyder på overfladen af normalt vand. Is lavet med tungt vand, det vil sige den, der indeholder brintisotopen deuterium, synker i normalt vand. Hydrogenbindinger forekommer stadig i denne type vand, men ikke i tilstrækkeligt antal til at opveje forskellen i masse mellem normalt vand og tungt vand. Derfor synker tung vandis også i flydende vand.
