Zagadkowe zniknięcie kostki lodu

Jeśli maluch zapyta się o to, dlaczego woda w zbiornikach zamarza na górze, a nie na dnie, dlaczego góry ulegają niszczeniu, dlaczego statek, który uwiązł w lodzie będzie zmiażdżony jak jajeczna skorupa, albo też, dlaczego w zimie często pękają rury wodociągowe, będziesz potrafił odpowiedzieć, że dzieje się tak dlatego, ponieważ woda zamarzając rozszerza się. To znaczy, że lód, który utworzył się z pewnej ilości wody, będzie zajmował większą objętość, niż sama woda, jest on lżejszy od wody i dlatego pozostaje na powierzchni.

Dla tego, aby w tym się przekonać nie będziemy wypełniać całego słoika wodą, zamykać go, wynosić na mróz i obserwować to jak słoik pęknie. Zilustrujemy ten efekt w inny sposób.

Weźmiemy przejrzysty słoik, wypełnimy go do pełni ciepłą wodą i ostrożnie zanurzymy do niego kostkę lodu. Na pierwszy rzut oka wydaje się, że kostka lodu, przebywając w wodzie, w górnej części słoika, wreszcie roztopi się i woda wyleje przez brzegi. Ale czy tak będzie naprawdę? Przeprowadź eksperyment i się dowiesz!

Więc, czego będziesz potrzebował:

• Przejrzysta szklanka.
• Ciepła woda.
• Kostka lodu.

Przebieg działania:

• 1. Wypełnij szklankę ciepłą wodą do pełni.
• 2. Ostrożnie włóż kostkę lodu do szklanki. Przekonaj się, że nie wylałeś wody przez brzegi szklanki.
• 3. Rzetelnie obserwuj poziom wody w szklance, póki topnieje kostka lodu.

Co się dzieje?

Nawet mimo to, że kostka lodu się roztopiła, woda nie przepełnia szklanki i nie wylewa się przez jej brzegi. Kiedy woda zamarza i przekształca się w lód, ona się rozszerza i powiększa w objętości o około 10%. Właśnie temu woda, otrzymana wskutek topnienia kostki lodu, zajmuje mniej miejsca, niż właściwie kostka lodu. Kiedy kostka lodu topnieje, woda, która się z niej uwalnia, teraz zajmuje już mniej miejsca i dlatego nadal zmieszczą się w szklance. Właśnie tam znika kostka lodu!

Tak samo woda, otaczająca statek, przekształcając się w lód, zajmuje większą objętość i statek nie ma gdzie się podziać, więc dlatego lód miażdży statek tak jak palce miażdżą jajeczną skorupę. Tak samo woda, dostając się w szczeliny w skałach zamarza i powiększa się w objętości o około 10%, co wywołuje niszczenie kamienia, gór i skał. Tak samo zły gospodarz, który na zimę nie wylewa wody z kaloryferów w nieogrzewanych pomieszczeniach, tworzy warunki do tego, aby woda w rurach i kaloryferach zamarzła i nawet mocne rury z żeliwa pękły.

Wszystkie te zjawiska odbywają się, ponieważ lód posiada mniejszą szczelność niż woda, dlatego jest on lżejszy od wody i zajmuje większą niż ona objętość.