Положите кубик льда в стакан с водой — он останется у поверхности. Знакомая картина скрывает необычное свойство вещества, которым мы пользуемся каждый день.
Лёд занимает больше места
Плотность показывает, сколько массы приходится на определённый объём. При замерзании вода образует кристаллическую структуру, в которой молекулы расположены менее плотно, чем в жидкости. Поэтому обычный лёд менее плотный, чем жидкая вода, и плавает.
У пресной воды при обычном атмосферном давлении есть ещё одна особенность: наибольшей плотности она достигает примерно при +4 °C. При дальнейшем охлаждении к точке замерзания её плотность уменьшается.
Почему озеро замерзает сверху?
Менее плотный лёд остаётся на поверхности. Под ледяным покровом вода может сохраняться жидкой. Именно поэтому замёрзшая поверхность не означает, что весь водоём превратился в лёд. Однако небольшие и мелкие водоёмы при сильном морозе могут промерзать полностью.
Опыт за минуту
- Налейте прохладную воду в прозрачный стакан.
- Добавьте кубик льда и посмотрите сбоку: большая его часть окажется под водой.
- Попробуйте предсказать, что произойдёт с уровнем воды после таяния. Отметьте уровень и проверьте свою догадку.
Для опыта достаточно стакана. Не замораживайте полную закрытую бутыль: расширение воды может повредить тару.
Вопрос для любознательных: если бы лёд тонул, как, по-вашему, выглядело бы замерзание озера?
Источник: USGS — плотность воды. Опыт и вопрос — редакция «Аквасфера».