Hvorfor er is lettere end vand?
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Hvorfor er is lettere end vand?

Torben Nielsen har undret sig over følgende:

"Varmt vand er lettere end koldt vand. Hvorfor er is så lettere end vand?"

John Renner Hansen, Professor og Institutleder, Niels Bohr Institutet samt medlem af Scientariet svarer:

Massen af en bestemt mængde vand er den samme uafhængig af temperaturen og af hvilken tilstandsform vandet befinder sig i, fast (is), flydende eller gas (damp). Det er massetætheden, dvs. masse pr. rumfang, som ændre sig, fordi rumfanget af en given mængde vand afhænger af temperaturen og af tilstandsformen. Gas fylder klart mest, og har derfor den mindste massetæthed. Hvor meget et stof fylder afhænger af, hvor tæt naturen kan pakke molekylerne.

Vand er på molekylniveau opbygget af tre atomer, et ilt og to brintatomer, H2O. De tre atomer ligger ikke på linje, men danner en trekant. Ilt-atomet har en tendens til at trække elektroner til sig, så ilt-hjørnet får en negativ ladning, mens de to brint-hjørner tilsvarende bliver positive. Man siger at molekylet er polariseret. Positiv og negativ ladning tiltrækker hinanden, så ilt-hjørnet i ét molekyle søger sammen med brint-hjørner i andre vandmolekyle. Hvis temperaturen ikke er for høj, kan de få lov til at blive sammen, og sammen med mange andre molekyler opbygget et iskrystal. Det vigtige er, at molekylerne på grund af ladningerne er holdt i en bestemt position i forhold til hinanden og med en bestemt afstand. Hvilken afstand afhænger af temperaturen.

I den flydende fase er der ikke det samme krav om at molekylerne skal have en bestemt retning i forhold til hinanden, da bevægelsesenergien er for høj til at modsat ladede hjørner kan "låse" sig til hinanden. Molekylerne kan vende og dreje sig og derved pakke sig tættere. Derved får den flydende fase højere massetæthed end den faste fase. Som i den faste fase er den gennemsnitlige afstand mellem molekylerne afhængig af temperaturen, fordi molekylerne bevæger sig hurtigere og vibrerer mere ved højere temperatur.

Det er jo et held at vand opfører sig sådan. Hvis isens massefylde var højere end flydende vands ville isen synke til bunds i verdenshavene, ned hvor der meget koldere og dermed ikke nå at smelte mellem to vinter. Verdenshavene ville fryse til nedefra, med et helt andet klima på jorden til følge.

Torben Nielsen vinder bogen, Primtal - Matematikkens gådefulde tal - fra A-Ø" af David Wells fra Nyt Teknisk Forlag for sit spørgsmål.

Er du rigtig klog? Nu kan du udfordre dine venner med ekspert-spørgsmål fra Scientariet i Ingeniørens Facebook-quiz "Så ka' du lære det!". Klik her for at deltage i quizzen og teste dine venner.

Spørg Scientariet er i dag redigeret af Tine Havkrog, thb@ing.dk

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Så mangler vi lige at få at vide, hvorfor vand fylder mindst ved + 4 C. Min egen teori er, at vands temperatur er et gennemsnit af molekylehastigheden. Nogle molekyler bevæger sig så langsommere og ved + 4 C, begynders der at dannes microiskrystaller, som jo fylder lidt mere. Der bliver gradvist flere og flere ind til 0 C nåes. Ved underafkøling er der så blot endnu flere microiskrystaller, som så blot ikke har fundet sammen.
Som sagt min egen teori. Hvis nogen har andre bud, så ret mig endelig.

  • 0
  • 0

Hej Henning.. det er ikke helt sådan den moderne videnskab ville forklarer det, men alligevel en god intuition.
Iskrystallerne dannes først under de 0 grader og har derfor ikke nogen indvirkning på dette.
Den reelle forklaring ligger i at vand binder sig ved såkaldte hydrogenbindinger, disse eksisterer i alt vand men forekommer hyppigere jo mere stillestående(koldere) vandet er.
Ved de omtrent 4 grader er hydrogenbindingerne stærke nok til at frastøde vandmolekylerne fra hinanden(som 2 magneter)

http://hercules.gcsu.edu/~sdatta/home/teac...

Derved skabes et tomrum som gøre vandet udvider sig jo koldere det bliver..

NB: hydrogenbindinger er iøvrigt det fænomen der gør at vand er flydene ved stue temperatur, til trods for at det er sammensat af gasserne ilt og brint

  • 0
  • 0

Vandets "anomali", dvs at det har størst densitet ved 4 grader, er ret afgørende for at isen dannes på overfladen af vandet. Fulgte vandet reglen for "normale", så ville det være tungest ved frysepunktet, synke til bunds, og isdannelsen ville begynde hernede. Men fordi det koldeste vand hviler på et lag af varmere vand, begynder isdannelsen altså foroven. Det kolde vand hviler altså på et lag af "varmere og tungere vand."

Det er iøvrigt en sjov tanke, at den absolut mest almindelige væske på Jorden er en unormal væske!

Der er et andet sjovt fænomen ved isen. Når den nye is bliver koldere end nul grader, trækker den sig jo sammen. Det ender med at isdækket på søen kan revne med ganske høje brag. Det hører med til frostnætternes oplevelser, når man bor ved en sø. Så fyldes revnen med vand- og når dette vand fryser, udvider det sig: Det kan end med at isen går op over bredden. Når isvinteren er overstået, ligger sandvolde og væltede træer som et minde om vinternattens hændelser.

  • 0
  • 0

Vandets "anomali", dvs at det har størst densitet ved 4 grader, er ret afgørende for at isen dannes på overfladen af vandet. Fulgte vandet reglen for "normale", så ville det være tungest ved frysepunktet, synke til bunds, og isdannelsen ville begynde hernede.

Og livet ville ikke være opstået hvis vandet ikke opførte sig sådan. Det at isen lægger sig foroven beskytter livet nedenunder.

  • 0
  • 0

Og livet ville ikke være opstået hvis vandet ikke opførte sig sådan. Det at isen lægger sig foroven beskytter livet nedenunder.

Det er måske et par forhastede konklusioner, er det ikke? Men livet havde i hvertfald skullet tilpasse sig andre forhold.

Men den vigtige pointe, artiklen slutter af med er vist, at H2O's egenskaber er særdeles afgørende for klimaet på jorden. Isdannelsen/smeltningen stabiliserer temperaturforskellen mellem sommer og vinter. Min intuition løber af med mig nu:

Hvis ikke vands frysepunkt var 0 grader, men et andet, ville temperaturen på jorden vel være helt anderledes?

Eller hvis der ingen, eller næsten ingen, væske var på jorden, ville vi vel have voldsomt varme somre, og ligeså kolde vintre?

Hvis min intuition ikke er alt for ringe, kan vi takke H2O for rigtig meget... Det er heldigt for os, at molekylet er polært, og samler sig som pyramider lagt ovenpå hinanden. Hvis det var et spil tetris, ville man ikke få mange point. Men lige i det her tilfælde, er det jo meget godt!

  • 0
  • 0

[quote]Og livet ville ikke være opstået hvis vandet ikke opførte sig sådan. Det at isen lægger sig foroven beskytter livet nedenunder.

Det er måske et par forhastede konklusioner, er det ikke? Men livet havde i hvertfald skullet tilpasse sig andre forhold.[/quote]
Rigtigt, fuldstændig andre forhold, spørgsmålet om der ville være opstået kulstofbaseret liv.
Livet er opstået i vand. Ved at isen lægger sig øverst isoleres vandet under så det kan have en temperatur på 4 grader over frysepunktet. Hvis det kolde vand gik til bunds ville søer og lignende fryse til is, ligesom havene over en årrække ville.

At molekylet er polært er rigtig interessant da det ellers havde været en gasart.

  • 1
  • 0

Er der nogle af jer der kender andre stoffer, som har samme egenskab som vand, at dets højeste densitet ligger nogle grader over frysepunktet?

  • 0
  • 0

Forklaringen på vands "mærkelige" opførsel er, at vandmolekylerne er "skæve" (polære), og gud ske lov for det, ellers ville verdenshavene være bundfrosne, og vi ville ikke være her.

Spørgsmålet er, hvorfor de er skæve, og jeg synes ikke at finde det forklaret.

Jeg mener at kunne huske fra mine unge dage, at vand tilhører en gruppe af kemiske forbindelser, som er på dampform ved stuetemperatur - vand undtaget - . (Er der nogen der kan huske, hvad denne gruppe hedder?? )

Kunne det tænkes, at Gud har bøjet vandmolekylet??

  • 0
  • 2
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten