De ce plutește gheața pe apă?

Gheața plutește pe apă, deoarece este mai puțin densă decât apa.

Densitatea este definită ca masa pe unitate de volum a unei substanțe. Spunând că gheața este mai puțin densă decât apa, înseamnă că un eșantion de gheață va ocupa mai mult spațiu decât un eșantion de apă care are aceeași masă.

Gheața și apa sunt formate din același element # H_2O #, cunoscut și sub denumirea de dioxid de hidrogen. La temperaturi suficient de reci, de obicei în jur de 0 grade Celsius (32 grade Fahrenheit), apa suferă o tranziție de fază către gheață numită îngheț. Acest lucru se datorează faptului că, pe măsură ce temperatura devine mai rece, moleculele de apă pierd energie și se mișcă mai puțin.

Legăturile de hidrogen care se formează atunci când apa îngheață în gheață permit moleculelor să fie distanțate mai departe, făcându-le astfel să ocupe mai mult spațiu, scăzând densitatea totală și făcându-l să plutească în apă.

Motivul pentru care densitatea determină dacă ceva va pluti sau se va scufunda este că, așa cum se afirmă în a treia lege a lui Newton:

#F = ma # unde # F # este forță, # m # este masă și # a # este accelerația.

și astfel forța gravitațională pentru două substanțe cu același volum va fi mai mare pentru substanța cu masă mai mare și, astfel, densitate mai mare.