Warum schwimmt Eis auf dem Wasser?

Warum schwimmt Eis auf dem Wasser?

Anders als die meisten Substanzen dehnt sich Wasser beim Gefrieren aus. Diese ungewöhnliche Eigenschaft erklärt, warum Eis auf dem Wasser schwimmt und nicht sinkt.

Die molekulare Struktur von Wasser ist der Schlüssel für seine ungewöhnliche Ausdehnung beim Gefrieren. Wassermoleküle bilden Wasserstoffbrückenbindungen miteinander, die die Moleküle zu Clustern verbinden. In flüssigem Wasser sind diese Cluster ständig in Bewegung und brechen und bilden sich neu.

Wenn Wasser gefriert, richten sich die Wassermoleküle aus und bilden eine kristalline Struktur. Diese Struktur ist offener und weniger dicht als die flüssige Form. Daher hat Eis eine geringere Dichte als flüssiges Wasser.

Wenn die Dichte eines Objekts geringer ist als die Dichte der Flüssigkeit, die es verdrängt, schwimmt das Objekt auf der Flüssigkeit. Im Fall von Eis ist seine geringere Dichte als die von flüssigem Wasser der Grund dafür, dass es obenauf schwimmt.

Diese Eigenschaft des Wassers ist für das Überleben aquatischer Lebewesen im Winter von entscheidender Bedeutung. Wenn Eis sinken würde, würden die gefrorenen Gewässer am Boden der Seen und Ozeane liegen und die darunter liegenden Lebewesen töten. Stattdessen bildet das schwimmende Eis eine isolierende Schicht, die verhindert, dass Gewässer vollständig gefrieren.

Zusätzlich zu seiner Bedeutung für das Ökosystem hat die Ausdehnung von Wasser beim Gefrieren auch praktische Anwendungen. Beispielsweise verhindert sie, dass Wasserleitungen in kalten Klimazonen platzen, da das expandierende Eis Druck auf die Rohre ausübt und deren Bersten verhindert.