Почему на озере образуется лед

Теплая вода обычно становится более плотной по мере того, как становится холоднее., и поэтому тонет. Этот факт может натолкнуть вас на мысль, что сначала на дне озера должен образоваться лед.. Но забавная вещь происходит с водой, когда она становится еще холоднее.. Холоднее 4° по Цельсию (39° по Фаренгейту), вода начинает расширяться и становится менее плотной по мере охлаждения. В следствии, близко к замерзанию, более холодная вода поднимается вверх, а более теплая опускается вниз. Плотность воды как функцию температуры можно увидеть на графике справа.. В конце концов, самая холодная вода, который всплыл на вершину озера в зимних условиях, замерзает, образуя слой льда. Прямо, когда вода замерзает до льда, лед становится значительно менее плотным, чем вода, и продолжает плавать на поверхности озера.

Лед менее плотный, чем вода, из-за того, что он образует гексагональную кристаллическую структуру.. Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с нижней частью атома кислорода.. Когда образуется лед, атомы водорода одной молекулы воды образуют слабые водородные связи с верхними атомами кислорода двух других молекул воды. Выстраивание молекул воды в таком порядке занимает больше места, чем их беспорядочное смешивание. (как в жидкой воде). И потому что та же масса молекул занимает больше места при замораживании, лед менее плотный, чем жидкая вода. По этой же причине, вода ниже 4 ° по Цельсию становится все менее плотной по мере того, как становится холоднее. Ближе к минусовой температуре, молекулы жидкой воды начинают выстраиваться в заполняющую пространство гексагональную структуру.

Зимой, температура в озере приближается к температуре замерзания, поэтому более холодная вода становится менее плотной и всплывает на поверхность.. Изображение общественного достояния, источник: Кристофер С.. Бэрд.

Учебник по проектированию льда на реках и озерах Джорджа Д.. Эштон заявляет, “Как озеро остывает свыше 4°С, поверхностные воды теряют тепло, становится более плотным и тонет. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура всей воды в озере не достигнет 4°C., когда плотность воды максимальна. С дальнейшим охлаждением (и без механического перемешивания) конюшня, на поверхности образуется более легкий слой воды. Когда этот слой остывает до точки замерзания, на поверхности озера начинает образовываться лед.”

В глубоких озерах, Давление воды тоже может играть роль. Гравитационный вес всей воды, находящейся выше в озере, давит на воду в глубине озера.. Давление позволяет воде у дна озера остывать, не расширяясь и не поднимаясь.. Из-за давления, вода на дне глубоких озер может стать холодной, не превращаясь в лед.

кредит:HTTPS://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/12/05/почему-образуется-лед-на-верху-озера/