De ce îngheață apa de sus în jos?

Bem apă, înotăm în ea, ne spălăm cu ea și răcim lucrurile cu ea. Deoarece apa este atât de comună, mulți dintre noi nu reușesc să observă cât de ciudată este în comparație cu alte substanțe. Când aruncăm un cub de gheață sau două în băutura noastră în timpul lunilor mai calde, îl vedem plutind deasupra lichidului din paharul nostru fără să ne gândim. Dar de ce face gheața asta și, mai important, de ce îngheață apa de sus în jos, când majoritatea celorlalte substanțe îngheață de jos în sus?

Apa îngheață de sus în jos - ceea ce permite gheții să plutească - din cauza modului ciudat de comportare a densității apei la temperaturi scăzute. Densitatea este masa unei unități de volum dintr-o substanță materială; este în esență o măsură a cât de strâns sunt împachetate atomii și moleculele unei substanțe. Pentru majoritatea compușilor, scăderea temperaturii determină scăderea volumului compusului, în timp ce densitatea acestuia crește, atomii și moleculele devin mai strâns împreună. De exemplu, un buzunar de aer cald se ridică și se extinde deoarece este mai puțin dens decât aerul rece din jurul său. În schimb, o cantitate de aer rece coboară și se contractă, devenind puțin mai groasă și mai densă pe măsură ce scade. Apa se comportă similar, dar numai până la o anumită temperatură. Densitatea apei de răcire va crește până când temperatura apei atinge 4 °C (39,2 °F). Dacă apa continuă să se răcească, densitatea ei va începe să crească din nou, iar apa (acum în stare solidă) se va extinde. Această proprietate a apei este cea care permite gheții să îndepărteze crăpăturile pe trotuare și stânci și face ca dozele și sticlele de băuturi răcoritoare să explodeze în congelator.

La 4 °C apa este încă în formă lichidă. În lacuri și râuri, această apă se va răci la suprafață, se va densa și va coborî. Pe măsură ce apa se apropie de punctul său de îngheț (0 °C [32 °F]), va deveni mai puțin densă decât apa din jurul ei și se va ridica în vârful coloanei de apă. Dacă apa ar îngheța de la fundul unui lac sau râu până în vârf, ar exista consecințe ecologice profunde. Lacurile de mică adâncime ar îngheța solid; cu excepția cazului în care plantele, animalele și alte organisme care trăiesc acolo ar avea un fel de adaptare care le-ar împiedica țesuturile să înghețe, ar muri. În lacurile mai mari, un podea de gheață și nămol ar răci apa de deasupra, posibil încetinind metabolismul și rata de creștere a organismelor care au supraviețuit în cursurile superioare lichide ale lacului. În aceste circumstanțe, Pământul ar arăta foarte diferit; regiunile polare ale planetei ar fi aproape lipsite de viață și, în fiecare an, plantele, animalele și alte organisme la latitudini medii s-ar confrunta cu perspectiva apei lichide de neobținut în habitate solide înghețate.

Sursa britannica.com