מדוע קרח צף על מים?

קרח צף על המים כי הוא פחות צפוף מאשר מים.

כאשר המים קופאים בצורתו המוצקה, המולקולות שלה מסוגלות ליצור קשרים מימן יציבים יותר לנעול אותם למיקומים. מכיוון שהמולקולות אינן נעות, הן אינן מסוגלות ליצור קשרים מימן רבים עם מולקולות מים אחרות. זה מוביל למולקולות של מי קרח לא להיות קרובים זה לזה כמו במקרה של מים נוזליים, ובכך להקטין את הצפיפות.

רוב החומרים בצורתם המוצקה צפופים יותר מהצורות הנוזליות שלהם. ההפך הוא הנכון במים. תכונה זו של מים היא יוצאת דופן במקצת ונדירה.

מים הוא למעשה צפוף ביותר ב 4 מעלות צלזיוס. בכל טמפרטורה מתחת או מעל 4ºC, המים הופכים פחות צפופים.

קרח צף על המים כי הוא פחות צפוף מאשר מים.

הצפיפות מוגדרת כמסה ליחידת נפח של חומר. באומרו כי הקרח הוא פחות צפוף מאשר מים, אנו מתכוונים כי מדגם של קרח ייקח יותר מקום מאשר מדגם של מים שיש לה את אותה מסה.

קרח ומים שניהם עשויים מאותו אלמנט # H_2O #, הידועה בשם "דו תחמוצת המימן". בטמפרטורות קרות מספיק, בדרך כלל סביב 0 מעלות צלסיוס (32 מעלות צלזיוס), מים עוברת מעבר לשלב קרח הנקרא הקפאה. הסיבה לכך היא שככל שהטמפרטורה נעשית קרה יותר, מולקולות המים מאבדות אנרגיה ונעות פחות.

קשרי המימן שנוצרים כאשר המים קופאים לקרח מאפשרים למולקולות להתפרס זו מזו, ובכך לגרום להם לקחת יותר מקום, להקטין את הצפיפות הכוללת ולהפוך אותו לצוף במים.

הסיבה צפיפות קובע אם משהו יהיה לצוף או לשקוע כי, כאמור על ידי החוק השלישי של ניוטון:

#F = MA # איפה # F # הוא כוח, #M# הוא Mass ו # a # היא האצה.

ולכן כוח הכבידה של שני חומרים עם נפח זהה יהיה גדול יותר עבור החומר עם מסה גבוהה יותר ולכן צפיפות גבוהה יותר.