Vielleicht hat jeder schon einmal beobachtet, wie sich beim Gefrieren auf der Wasseroberfläche eine dünne Eiskruste bildet. Gebrochen läuft es an der Oberfläche, und es ist einfach unmöglich, es zu ertränken. Und die Sache ist, dass festes Wasser leichter ist als flüssiges Wasser.
Gesetz des Archimedes
Die erstaunliche Fähigkeit von Eis, auf der Wasseroberfläche zu schwimmen und sich zu wälzen, beruht auf nichts anderem als den grundlegenden physikalischen Eigenschaften, die in der Mittel- und Oberstufe studiert werden. Es ist mit Sicherheit bekannt, dass Stoffe beim Erhitzen dazu neigen, sich auszudehnen, wie zum Beispiel Quecksilber in einem Thermometer; außerdem gefriert das Wasser und nimmt an Volumen zu, wenn die Temperatur sinkt und eine Eiskruste auf der Oberfläche von Reservoirs bildet.
Eine Erhöhung des Volumens von gefrorenem Wasser spielt oft einen grausamen Witz mit denen, die bei Kälte Behälter mit Flüssigkeit vergessen. Wasser reißt den Behälter buchstäblich auseinander.
Die Meinung, dass in der neu gebildeten Eismasse mikroskopisch kleine, mit Luft gefüllte Poren auftreten, ist nicht falsch, kann aber auch nicht das richtige Aufschwimmen erklären. Nach den Prinzipien des antiken griechischen Wissenschaftlers, der später den Namen des Archimedischen Gesetzes erhielt, werden Körper, die in eine Flüssigkeit eingetaucht sind, mit einer Kraft aus dieser herausgedrückt, die der Gewichtscharakteristik der verdrängten Flüssigkeit entspricht dieser Körper.
Physik des Wassers
Es ist mit Sicherheit bekannt, dass Eis etwa ein Zehntel leichter ist als Wasser, weshalb riesige Eisberge zu etwa neun Zehntel ihres Gesamtvolumens im Ozean versenkt und nur für einen kleinen Bruchteil sichtbar sind. Diese Gewichtsunterschiede werden durch die Eigenschaften des Kristallgitters erklärt, von dem bekannt ist, dass es in Wasser keine geordnete Struktur aufweist und durch ständige Bewegung und Kollision von Molekülen gekennzeichnet ist. Dies erklärt die höhere Dichte von Wasser im Vergleich zu Eis, dessen Moleküle unter dem Einfluss niedriger Temperaturen eine geringe Beweglichkeit und einen geringen Energieanteil und dementsprechend eine geringere Dichte aufweisen.
Es ist auch bekannt, dass Wasser bei einer Temperatur von 4 ° C die maximale Dichte und das maximale Gewicht hat, eine weitere Abnahme führt zu einer Ausdehnung und einer Abnahme des Dichteindex, was die Eigenschaften von Eis erklärt. Deshalb sinkt in Stauseen schweres, vier Grad starkes Wasser auf den Grund, sodass ein kühleres aufsteigen und sich in nicht sinkendes Eis verwandeln kann.
Eis hat spezifische Eigenschaften, ist zum Beispiel resistent gegen Fremdelemente, hat eine geringe Reaktivität, unterscheidet sich in der Beweglichkeit von Wasserstoffatomen und hat daher eine niedrige Fließgrenze.
Es ist klar, dass diese Eigenschaft für die Erhaltung des Lebens auf der Erde von grundlegender Bedeutung ist, denn wenn Eis die Fähigkeit hätte, unter die Wassersäule zu sinken, könnten sich im Laufe der Zeit alle Wasserkörper der Erde nach einem Temperaturabfall mit Schichten füllen, die ständig sich auf der Eisoberfläche bilden, was zu einer Naturkatastrophe und zum vollständigen Verschwinden der Flora und Fauna der Gewässer vom Äquator bis zu den Gegenpolen führen würde.
