Tại sao nước đóng băng sẽ phồng lên?

Thông thường trong các thể rắn ở trạng thái kết tinh, các phân tử đều được liên kết chặt chẽ với nhau, chúng lấp đầy với nhau, ở giữa dường như không có lỗ hổng.  Khi chúng tan thành thể lỏng, giữa các phân tử sẽ chen nhau và đùn đẩy nhau.  Kết quả của sự đùn đẩy này sẽ làm cho tất cả các phân tử rời xa nhau một chút.  Lúc này, vật chất sẽ nở ra, mật độ của các phân tử sẽ giảm dần.  Vì vậy , thông thường mật độ của thể lỏng sẽ nhỏ hơn thể rắn, tức là thể rắn khi tan ra sẽ nở ra, dịch lỏng khi đông lại sẽ co vào. 

Nhưng các bạn cẩn thận sẽ phát hiện ra rằng sau khi nước đóng băng sẽ nở ra, điều này là tại sao ? Trong băng đá, các phân tử nước liên kết với nhau rất rời rạc, trên thực tế là để lại một số “ hang rỗng”.  Khi nhiệt độ tăng, phân tử nước sẽ phá vỡ sự sắp xếp liên kết rời rạc ban đầu rồi bắt đầu chuyển động độc lập, kết quả chuyển động cuối cùng sẽ lấp đầy các “ hang rỗng”.  Vì vậy, phần không gian mà nước ở trạng thái lỏng chiếm sẽ bị đóng băng ít hơn so với trạng thái rắn, khi 1 m³ băng tan thường hình thành 0,9 m³ nước. 

Qua những phân tích ở trên, chúng ta có thể liên tưởng ra nguyên nhân khiến băng có thể nổi trên mặt nước.  Băng ở trên mặt nước sẽ làm cho khí nóng ở bên dưới được bảo tồn, cá trong nước có thể tiếp tục sinh sống.