Küçük bir buz küpü de büyük bir buz parçası da suyun üzerinde kalabilir. Bunun nedeni buzun hafif olması değil, kapladığı yere göre sıvı sudan daha az kütle taşımasıdır. Bu farkın kaynağı, su moleküllerinin donarken aldığı düzendedir.
Ağırlık tek başına sonucu söylemez
Bir cismin suda yüzüp yüzmeyeceğini anlamak için yalnızca ne kadar ağır olduğuna bakmak yeterli değildir. Aynı hacimdeki cisim ile suyun kütlesini karşılaştırmak gerekir. Bu ilişkiye yoğunluk denir. Eşit hacimdeki buz ve sıvı sudan buzun kütlesi daha azdır; yani buzun yoğunluğu daha düşüktür. Büyük bir buz parçasının küçük bir taneden daha ağır olması, bu yoğunluk ilişkisini değiştirmez.
Donarken moleküller büyümez, düzen değişir
Sıvı suda moleküller sürekli hareket eder ve birbirlerine göre yer değiştirir. Donma sırasında ise moleküller belirli konumlar çevresinde titreştikleri düzenli bir kristal yapı oluşturur. Olağan buzun bu düzeni daha açıktır: moleküller arasında, sıvıdakine göre ortalama olarak daha fazla boşluk bulunur. Bu nedenle aynı miktardaki su donduğunda daha fazla yer kaplar. Genişleyen şey tek tek su molekülleri değil, birlikte oluşturdukları yapıdır.
Suyun taşıması için tamamen batması gerekmez
Suyun içindeki bir cisme, aşağıdan yukarıya doğru net bir kaldırma kuvveti etki eder. Cisim suya girdikçe bir miktar suyu yerinden eder. Buzun yoğunluğu sudan düşük olduğundan, yeterince su yer değiştirdiğinde kaldırma kuvveti buzun ağırlığını tamamen batmadan dengeler. Sonuçta buzun bir kısmı suyun üzerinde kalır. Bu açıklama, içinde görünür hava kabarcığı olmayan buz için de geçerlidir; yüzmenin temel nedeni kristal yapının yarattığı yoğunluk farkıdır.
Su donarken daha açık bir kristal yapı oluşturur. Aynı kütle daha fazla hacim kapladığı için buzun yoğunluğu düşer ve buz sıvı suda yüzer.
MERAKIN BİR DAYANAĞI OLSUN.
Kaynağına git.
Bu anlatıyı hazırlarken başvurduğumuz kaynaklar.
American Chemical Society — Changing State: Freezing American Chemical Society — Density: Sink and Float for Solids American Chemical Society — Kaldırma kuvvetinin açıklaması
