Waarom ijs vorm op de top van een meer

Warm water in het algemeen krijgt meer dicht als het kouder wordt, en daarom gootstenen. Dit feit kan leiden u om te geloven dat het ijs op de bodem van een meer zouden moeten vormen voor het eerst. Maar een grappig ding gebeurt er met water als het wordt nog kouder. Kouder dan 4 ° C (39° Fahrenheit), water begint uit te breiden en minder dicht als het kouder wordt. Als gevolg, dicht bij het vriespunt, kouder water drijft naar de top en het warmere water zinkt naar de bodem. De dichtheid van water als functie van de temperatuur is te zien in de grafiek aan de rechterkant. tenslotte, het koudste water, die dreef naar de top van het meer in winterse omstandigheden, bevriest een ijslaag gevormd. Gelijk toen het water bevriest in ijs, het ijs wordt aanzienlijk minder dicht dan het water en blijft drijven op het oppervlak van het meer.

Ice heeft een lagere dichtheid dan water als gevolg van de manier waarop het een hexagonale kristallijne structuur vormt. Elk watermolecuul bestaat uit twee waterstofatomen gebonden aan de bodem van een zuurstofatoom. Wanneer ijsvormen, de waterstofatomen van een watermolecuul vorm zwakke waterstofbindingen met de bovenkant van de zuurstofatomen van twee watermoleculen. Opstellen van de watermoleculen in dit patroon neemt meer ruimte dan hebben ze willekeurig door elkaar (zoals het geval is in vloeibare water). En omdat dezelfde massa van moleculen neemt meer ruimte in bevroren toestand, ijs minder dicht dan vloeibaar water. Om dezelfde reden, water beneden 4 ° C steeds minder dicht als het kouder. Dicht bij temperaturen onder het vriespunt, de moleculen in het vloeibare water begint te lijnen in de ruimtevullende hexagonale structuur.

In de winter, temperaturen in een meer dicht genoeg bij het vriespunt dat het kouder water is minder dicht en drijft naar de top. het publieke domein, bron: Christopher S. Baird.

Het tekstboek River en Lake Ice Techniek door George D. Ashton staten, “Als meer afkoelt van boven 4 ° C, het oppervlaktewater verliest warmte, wordt meer dicht en wastafels. Dit proces gaat door totdat al het water in het meer is bij 4 ° C, wanneer de dichtheid van water maximaal is. Bij verdere afkoeling (en zonder mechanisch mengen) een stabiele, lichtere waterlaag vormt op deze. Aangezien deze laag afkoelt tot het vriespunt, ijs begint te vormen op het oppervlak van het meer.”

In diepe meren, waterdruk kan ook een rol spelen. De zwaartekracht gewicht van al het water hoger in het meer naar beneden drukt op het water diep in het meer. De druk kan het water in de buurt van de bodem van het meer te koud, zonder uit te breiden en de stijgende. Door de druk, het water op de bodem van diepe meren kan koud worden zonder freezing ijs.

Credit:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/12/05/why-does-ice-form-on-the-top-of-a-lake/