Być może wszyscy zaobserwowali, jak cienka skorupa lodu tworzy się na powierzchni wody, gdy zamarza. Zepsuty, płynie po powierzchni i po prostu nie da się go utopić. Rzecz w tym, że woda w stanie stałym jest lżejsza niż woda w stanie ciekłym.
Prawo Archimedesa
Niesamowita zdolność lodu do unoszenia się i układania na powierzchni wody wynika wyłącznie z podstawowych właściwości fizycznych, które bada się w gimnazjum i liceum. Wiadomo na pewno, że substancje po podgrzaniu mają tendencję do rozszerzania się, jak np. rtęć w termometrze, a także, gdy temperatura spada, woda zamarza i zwiększa swoją objętość, tworząc skorupę lodową na powierzchni zbiorników.
Zwiększenie objętości zamarzniętej wody często jest okrutnym żartem dla tych, którzy zapominają o pojemnikach z płynem na zimno. Woda dosłownie rozrywa pojemnik.
Opinia, że w nowo powstałej masie lodowej pojawiają się mikroskopijne pory wypełnione powietrzem, nie jest błędna, ale też nie jest w stanie właściwie wyjaśnić faktu unoszenia się w górę. Zgodnie z zasadami wyprowadzonymi i sformułowanymi przez starożytnego greckiego naukowca, który później otrzymał nazwę prawo Archimedesa, ciała zanurzone w cieczy wypychane są z niej z siłą równą charakterystyce masy wypartej cieczy to ciało.
Fizyka wody
Wiadomo na pewno, że lód jest około jednej dziesiątej lżejszy od wody, dlatego gigantyczne góry lodowe są zanurzone w oceanie na około dziewięć dziesiątych swojej całkowitej objętości i są widoczne tylko w niewielkim ułamku. Te różnice wagowe tłumaczy się właściwościami sieci krystalicznej, o której wiadomo, że nie ma uporządkowanej struktury w wodzie i charakteryzuje się ciągłym ruchem i zderzeniem cząsteczek. Tłumaczy to wyższą gęstość wody w porównaniu z lodem, którego cząsteczki pod wpływem niskich temperatur wykazują niską ruchliwość i mały składnik energetyczny, a tym samym mniejszą gęstość.
Wiadomo również, że woda ma maksymalną gęstość i wagę w temperaturze 4 ° C, dalszy spadek prowadzi do ekspansji i spadku wskaźnika gęstości, co tłumaczy właściwości lodu. Dlatego w zbiornikach ciężka czterostopniowa woda opada na dno, dzięki czemu chłodniejsza może unosić się i zamieniać w nietonący lód.
Lód ma specyficzne właściwości, np. jest odporny na pierwiastki obce, ma niską reaktywność, różni się ruchliwością atomów wodoru, a zatem ma niską granicę plastyczności.
Oczywiste jest, że ta właściwość ma fundamentalne znaczenie dla zachowania życia na Ziemi, ponieważ gdyby lód miał zdolność zanurzania się pod słupem wody, z czasem wszystkie zbiorniki wodne Ziemi po spadku temperatury mogłyby wypełniać się warstwami, które są stale formowanie się na powierzchni lodu, co doprowadziłoby do klęski żywiołowej i całkowitego zaniku flory i fauny zbiorników wodnych od równika na przeciwległe bieguny.
