Hvad vejer en liter frossen vand?

Isens overraskende vægt: Hvor meget vejer en liter frossent vand egentlig?

Vi lærer tidligt i skolen, at en liter vand vejer et kilogram. Men hvad sker der, når vandet fryser til is? Forbliver vægten den samme? Svaret er overraskende: nej. En liter frossent vand vejer faktisk mindre end en liter flydende vand.

Mange antager intuitivt, at vægten forbliver uændret under faseovergangen fra flydende til fast form. Men vand er et unikt stof, der opfører sig atypisk i denne sammenhæng. Grunden til, at en liter is vejer mindre end en liter vand, ligger i isens lavere massefylde.

Massefylde er et mål for, hvor tæt stoffet er pakket sammen. Flydende vand har en massefylde på 1 gram pr. kubikcentimeter (g/cm³), hvilket betyder, at en kubikcentimeter vand vejer præcist et gram. Is derimod har en massefylde på cirka 0,92 g/cm³. Dette betyder, at en kubikcentimeter is vejer kun 0,92 gram.

Denne lavere massefylde skyldes isens krystalstruktur. Når vand fryser, arrangerer vandmolekylerne sig i et hexagonalt gitter, der skaber mere plads mellem molekylerne i forhold til den tilfældige bevægelse i flydende vand. Denne udvidelse af volumen er grunden til, at is flyder på vand.

Så hvor meget vejer en liter frossent vand konkret? Da en liter svarer til 1000 kubikcentimeter, kan vi beregne den omtrentlige vægt: 1000 cm³ * 0,92 g/cm³ ≈ 920 gram. Derfor vejer en liter is typisk omkring 920 gram. Der kan være små afvigelser afhængigt af temperatur, tryk og eventuelle urenheder i vandet, men 920 gram er en god tilnærmelse.

At forstå denne forskel i vægt mellem flydende vand og is er ikke bare en akademisk detalje. Det har betydning for en række naturfænomener, fra isskridning til isens evne til at isolere og beskytte det liv under vandet. Det understreger også, hvor komplekse og fascinerende stoffers egenskaber kan være.