Tabla de Contenidos
Pourquoi la glace flotte-t-elle au-dessus de l’eau au lieu de couler comme la plupart des solides ? Il y a deux parties à la réponse à cette question : d’abord, nous découvrirons pourquoi quelque chose flotte, puis nous examinerons pourquoi la glace flotte au-dessus de l’eau liquide au lieu de couler au fond.
Pourquoi la glace flotte-t-elle ?
Une substance flotte si elle est moins dense ou a moins de masse par unité de volume que les autres composants du mélange. Par exemple, si une poignée de pierres tombe dans un seau d’eau, les pierres, qui sont plus denses que l’eau, coulent. L’eau, qui est moins dense que les roches, flottera. Fondamentalement, les roches poussent l’eau hors du récipient ou la déplacent. Pour qu’un objet flotte, il doit déplacer un poids de fluide égal à son propre poids.
L’eau atteint sa densité maximale à une température de 4°C (40°F). Au fur et à mesure qu’il refroidit et gèle, il se transforme en glace, qui est en fait moins dense que l’eau. Pour la plupart des substances, la densité augmente à l’état solide (congelé), c’est-à-dire qu’elles sont généralement plus denses qu’à l’état liquide. L’eau est différente à cause des liaisons hydrogène.
Une molécule d’eau est composée d’un atome d’oxygène et de deux atomes d’hydrogène fortement liés entre eux par des liaisons covalentes. Les molécules d’eau sont également attirées les unes vers les autres par des liaisons chimiques beaucoup plus faibles que les liaisons covalentes, appelées liaisons hydrogène . Cette attraction se produit entre les atomes d’hydrogène qui ont des charges positives et les atomes d’oxygène des molécules d’eau voisines qui ont des charges négatives. Lorsque l’eau se refroidit en dessous de 4 ° C, les liaisons hydrogène se réorganisent pour séparer les atomes d’oxygène chargés négativement. Tout cela produit un réseau de cristaux communément appelé glace.
La glace flotte car elle est environ 9 % moins dense que l’eau liquide. En d’autres termes, la glace occupe environ 9 % plus d’espace que l’eau, donc un litre de glace pèse moins qu’un litre d’eau. L’eau plus lourde déplace la glace plus légère, de sorte que la glace flotte à la surface de l’eau. Une conséquence de cela se voit dans les lacs et les rivières, qui gèlent de haut en bas, permettant aux poissons de survivre même lorsque la surface d’un lac a gelé. Si la glace devait couler, l’eau remonterait à la surface et serait exposée à des températures plus froides, provoquant le gel des rivières et des lacs.
La glace d’eau lourde coule dans l’eau liquide
Cependant, toutes les eaux sous forme de glace ou à l’état solide ne flottent pas à la surface de l’eau normale. La glace faite avec de l’eau lourde, c’est-à-dire celle qui contient l’isotope hydrogène deutérium, coule dans l’eau normale. Des liaisons hydrogène existent toujours dans ce type d’eau, mais pas en nombre suffisant pour compenser la différence de masse entre l’eau normale et l’eau lourde. Par conséquent, la glace d’eau lourde coule également dans l’eau liquide.
