A diferença de volume de água para gelo

A densidade é a massa contida por um determinado volume de uma substância. Os valores de densidade aproximada pode ser encontrado através da pesagem de uma substância ao nível do mar e dividindo o valor resultante por seu volume. Um metro cúbico de água pesa 1.000 kg, enquanto que um metro cúbico de gelo pesa apenas 917 kg, de acordo com a "Física Faculdade do Serway." Por conseguinte, a água tem uma densidade maior do que o gelo.

Uma vez que a água tem uma densidade maior do que o gelo, a água irá ocupar mais espaço depois muda de um líquido para um estado sólido. Em outras palavras, o gelo irá ter um volume maior do que um peso igual de água. Com base nos dados comparativos em densidades "Faculdade de Física da Serway," um quilograma de água líquida ocupa um volume de 1,000 mililitros enquanto que um quilograma de gelo ocupa um volume de 1,091 ml.

A razão para o comportamento anormal de água é um fenómeno chamado de ligação de hidrogénio. A molécula de água é constituído por dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio. Os dois átomos de hidrogénio estão directamente ligados ao átomo de oxigénio, e o ângulo entre eles é 104,5 graus. A razão pela qual os átomos de hidrogénio são aglomerados de um lado do átomo de oxigénio é porque o outro lado está ocupado por dois pares de electrões. Como resultado, a carga eléctrica é distribuído desigualmente na molécula de água. O lado que contém os pares de elétrons tem uma parcela maior da carga negativa do que o lado que contém os átomos de hidrogênio. Isto resulta numa fraca atracção entre cada um átomo de hidrogénio e um par de electrões de um átomo de oxigénio vizinho. Devido à mobilidade de moléculas de água no estado líquido, esta ligação de hidrogénio não vai estabelecer uma estrutura rígida, mas quando a água desce abaixo de 4 graus Celsius, a ligação torna-se mais forte. Quando a água congela, as ligações de hidrogênio formar uma estrutura de cristal que ocupa mais espaço do que as moléculas menos organizados em água líquida. Grades são volumosa devido ao espaço vazio que existe entre as suas partes componentes. O espaço vazio é por isso que a água se expande quando ele se transforma em gelo.

Água atinge sua maior densidade a 4 graus Celsius (39,2 graus Fahrenheit). Por conseguinte, quando a temperatura cai abaixo do ponto de congelação da água por um período de tempo considerável, a água no fundo de lagos e lagoas, eventualmente cair a 4 graus Celsius. Entretanto, a água no topo se aproxima do ponto de congelação e o gelo irá, eventualmente, formar sobre a superfície da água. Isto é importante, porque se gelo eram mais densas e menos volumosa do que a água, se formaria gelo na parte inferior de lagos, em vez de por cima. Eventualmente, lagos inteiras se tornaria maciços de gelo e peixes e outras criaturas aquáticas iria morrer.