De la diferencia de volumen de agua a hielo

Como regla general , una sustancia ocupa menos volumen a temperaturas más bajas . Cuando un gas se enfría hasta tal punto que se convierta en un líquido , sufre una reducción drástica en el volumen , y ocupa incluso menos espacio cuando se cambia de un líquido a un estado sólido. Sin embargo , cuando el agua se convierte en hielo, que no sigue estos principios generales . Densidades comparativos

La densidad es la cantidad de material que un volumen dado de una sustancia contiene . Los valores aproximados de densidad se pueden encontrar pesando una sustancia a nivel del mar y dividiendo la cifra resultante por su volumen . Un metro cúbico de agua pesa 1.000 kilogramos , mientras que un metro cúbico de hielo pesa sólo 917 kilogramos , según el " Colegio de Física de Serway . " En consecuencia , el agua tiene una densidad mayor que el hielo.
Volúmenes comparativos

Puesto que el agua tiene una densidad mayor que el hielo , el agua ocupará más espacio después de que se cambia de un líquido a un estado sólido . En otras palabras , el hielo tendrá un volumen mayor que un peso igual de agua. En base a las densidades comparativas dadas en " Colegio de Física de Serway , " un kilogramo de agua líquida ocupa un volumen de 1.000 mililitros mientras que un kilogramo de hielo ocupa un volumen de 1.091 mililitros .
Enlace de Hidrógeno

La razón de este comportamiento inusual de agua es un fenómeno llamado enlace de hidrógeno. La molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno . Los dos átomos de hidrógeno están unidos directamente al átomo de oxígeno, y el ángulo entre ellos es 104,5 grados. La razón por la cual los átomos de hidrógeno están llenas en un lado del átomo de oxígeno es porque el otro lado está ocupado por dos pares de electrones. Como resultado, la carga eléctrica se distribuye de forma desigual en la molécula de agua . El lado que contiene los pares de electrones tiene una mayor proporción de la carga negativa que el lado que contiene los átomos de hidrógeno . Esto dará lugar a una débil atracción entre cada átomo de hidrógeno y un par de electrones de un átomo de oxígeno vecino. Debido a la movilidad de las moléculas de agua en el estado líquido , este enlace de hidrógeno no establecerá un enrejado rígido , pero cuando el agua cae por debajo de 4 grados centígrados , la unión se hace más fuerte. Cuando el agua se congela , los enlaces de hidrógeno forman una retícula rígida que ocupa más espacio que las moléculas de agua menos organizados en agua líquida . Rejas son voluminosos debido al espacio vacío que existe entre sus componentes. Esto es por qué el agua ocupa un mayor volumen después de que se convierte en hielo .
Consecuencias prácticas

El agua alcanza su mayor densidad a los 4 grados centígrados . En consecuencia , cuando la temperatura cae por debajo del punto de congelación del agua durante un período considerable de tiempo , el agua en el fondo de estanques y lagos caerá finalmente a 4 grados Celsius. Mientras tanto , el agua en la parte superior se aproximará a la del punto de congelación , y finalmente se formará hielo en la superficie del agua. Esto es importante , porque si el hielo eran más densas y menos voluminoso que el agua, sería formar hielo en el fondo de los lagos en lugar de en la parte superior . Finalmente , lagos enteros se convertirían en masas sólidas de hielo, y los peces y otras criaturas acuáticas moriría .