น้ำแข็งลอยทำไม

หลายคนสังเกตว่าน้ำแข็งลอยอยู่ในน้ำซึ่งดูเหมือนว่าจะเป็นเรื่องสามัญสำนึกเพราะคนส่วนใหญ่คาดว่ารูปแบบของแข็งของของเหลวจะหนักกว่าแบบของเหลว เช่นเดียวกับทุกสิ่งที่ลอยอยู่บนน้ำแข็งเพราะมันมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติของการลอยตัว นอกจากนี้น้ำแข็งยังเป็นตัวอย่างของคุณสมบัติที่น่าสนใจของน้ำซึ่งเป็นของเหลวที่ทำงานในรูปแบบที่ผิดปกติบางอย่าง

เมื่อคุณเห็นน้ำแข็งลอยตัวคุณกำลังดูการสาธิตหลักการทางวิทยาศาสตร์ของการลอยตัว วัตถุถูกลอยตัวเมื่อสามารถเคลื่อนย้ายน้ำหนักของตัวเองในน้ำก่อนที่จะจม เมื่อวัตถุตกลงไปในน้ำแรงที่เท่ากันจะดันขึ้นไปที่ด้านล่างของวัตถุทำให้มันลอยมากกว่าที่จะจม เมื่อพื้นที่ผิวและความหนาแน่นของสารถูกต้องสารนั้นจะลอยแทนที่จะจมลงสู่ด้านล่าง

ในกรณีของของเหลวส่วนใหญ่ของเหลวจะยิ่งเย็นลงก็จะยิ่งมีความหนาแน่นมากขึ้น อย่างไรก็ตามน้ำมีความหนาแน่นสูงสุดเหนือจุดเยือกแข็ง เมื่อน้ำค้างตัวโมเลกุลของมันจะจัดตัวเป็นเมทริกซ์เพื่อสร้างช่องว่างระหว่างสิ่งที่ไม่เคยมีมาก่อน เป็นผลให้น้ำแข็งมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำประมาณ 9% ที่จุดหนาแน่นที่สุดซึ่งทำให้น้ำแข็งลอยอยู่ในน้ำแทนที่จะจมลง

อย่างไรก็ตามคุณอาจสังเกตเห็นว่าเมื่อคุณมองที่น้ำแข็งและน้ำด้วยกันน้ำแข็งไม่เพียงแค่ลอยอยู่บนพื้นผิว ส่วนหนึ่งของน้ำแข็งมักจมอยู่ใต้น้ำ บางครั้งน้ำแข็งทั้งหมดจะจมอยู่ใต้น้ำเช่นกรณีที่มีก้อนน้ำแข็งอยู่ในแก้ว ในกรณีของแผ่นน้ำแข็งในแถบอาร์กติกพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของน้ำแข็งทำให้แน่ใจได้ว่ามันจะลอยตัวเพราะมันจะแทนที่น้ำหนักของมันเองก่อนที่มันจะจมลง ในทางกลับกันก้อนน้ำแข็งเล็ก ๆ เช่นก้อนน้ำแข็งอาจจมลงก่อนที่มันจะสามารถแทนที่น้ำหนักของมันได้

ความจริงที่ว่าน้ำแข็งลอยเป็นสิ่งที่โชคดีสำหรับสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ หากน้ำแข็งจมลงสู่ก้นมหาสมุทรมหาสมุทรและแม่น้ำในโลกจะกลายเป็นน้ำแข็งอย่างช้าๆจากด้านล่างขึ้นมาในที่สุดก็กลายเป็นน้ำแข็ง แต่น้ำแข็งลอยไปตามพื้นผิวค่อยๆละลายลงเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิยกเว้นในแถบอาร์กติกและแอนตาร์กติกที่ซึ่งมีแผ่นน้ำแข็งถาวรอยู่ตลอดทั้งปีเพราะอุณหภูมิเย็นมาก