La différence de volume de l`eau à la glace

La densité est la masse contenue par un volume donné d`une substance. Les valeurs approximatives de densité peuvent être trouvés en pesant une substance au niveau de la mer et en divisant le chiffre obtenu par son volume. Un mètre cube d`eau pèse 1000 kilogrammes, tandis qu`un mètre cube de glace pèse seulement 917 kg, selon "College Physics Serway." En conséquence, l`eau a une densité supérieure à celle de la glace.

Puisque l`eau a une densité supérieure à celle de la glace, l`eau va occuper plus d`espace après qu`il change d`un liquide à un état solide. En d`autres termes, la glace aura un plus grand volume que un poids égal d`eau. Sur la base des densités comparatives fournies dans "College Physics Serway," un kilogramme d`eau liquide occupe un volume de 1000 millilitres tandis qu`un kilogramme de glace occupe un volume de 1091 ml.

La raison pour laquelle le comportement inhabituel de l`eau est un phénomène appelé liaison hydrogène. La molécule d`eau se compose de deux atomes d`hydrogène et un atome d`oxygène. Les deux atomes d`hydrogène sont fixés directement à l`atome d`oxygène, et l`angle entre les deux est de 104,5 degrés. La raison pour laquelle les atomes d`hydrogène sont entassés sur un côté de l`atome d`oxygène soit parce que l`autre côté est occupé par deux paires d`électrons. Par conséquent, la charge électrique est répartie de façon inégale dans la molécule d`eau. Le côté contenant les paires d`électrons a une plus grande part de la charge négative que le côté contenant les atomes d`hydrogène. Il en résulte une faible attraction entre chacun un atome d`hydrogène et un couple d`un atome d`oxygène voisin d`électrons. En raison de la mobilité des molécules d`eau à l`état liquide, cette liaison hydrogène ne va pas créer un treillis rigide, mais lorsque l`eau tombe en dessous de 4 degrés Celsius, la liaison devient plus forte. Quand l`eau gèle, les liaisons hydrogène forment une structure cristalline qui prend plus de place que les molécules moins organisées dans de l`eau liquide. Treillis sont volumineux en raison de l`espace vide qui existe entre ses composantes. L`espace vide est pourquoi l`eau se dilate quand il se transforme en glace.

L`eau atteint sa plus grande densité à 4 degrés Celsius (39,2 degrés Fahrenheit). Par conséquent, lorsque la température tombe en dessous du point de congélation de l`eau pendant une période de temps considérable, l`eau au fond des étangs et des lacs qui finira par tomber à 4 degrés Celsius. Dans l`intervalle, l`eau au-dessus se rapproche du point de congélation, et la glace sera éventuellement former à la surface de l`eau. Ceci est important, parce que si la glace était plus dense et moins volumineux que l`eau, la glace se former au fond des lacs au lieu de sur le dessus. Finalement, des lacs entiers deviendraient des masses solides de glace, et les poissons et autres créatures aquatiques allait mourir.