Derfor flyder isterninger

Isterninger lægger sig altid i toppen af glasset, fordi is er meget lettere end flydende vand. Men hvorfor? Og er der forskel på vægten af koldt og varm vand?

Isterninger lægger sig altid i toppen af glasset, fordi is er meget lettere end flydende vand. Men hvorfor? Og er der forskel på vægten af koldt og varm vand?

Shutterstock

Normalt er tommelfingerreglen, at varmt vand vejer mindre end koldt, men det er ikke altid sandt. Ferskvand er nemlig tungest ved 4 °C, så hvis en beholder indeholder lag af vand på hhv. 2, 3 og 4 °C, vil det varmeste vand synke til bunds.

Temperaturen i vandet er et udtryk for, hvor meget molekylerne bevæger sig. Jo mere aktive de er, des mere “fylder de”. Dermed er der plads til færre molekyler i en 1-litersbeholder, hvis vandet er 80 °C, end hvis det er 10 °C.

Densitet ændrer sig ved 4 °C

Tætheden af molekyler i et stof kaldes for densiteten, så varmere vand har en lavere densitet end koldt, men den sammenhæng ændrer sig ved præcis 4 °C.

Her begynder vandmolekylerne nemlig allerede at finde deres pladser i det krystalgitter, de låses fast i, når vandet bliver til is ved 0 °C.

I gitteret er der meget større tomrum mellem hvert molekyle end på flydende form, og når temperaturen passerer under 4 °C, vil densiteten derfor igen begynde at falde, i takt med at flere af molekylerne kommer på plads i gitteret.

Det er dog kun ferskvand, der er tungest ved 4 °C. Når vandet indeholder salt, falder temperaturen for den maksimale densitet, så i havvand vil varmt vand altid være lettest.

Søer i de tempererede egne – fx det sydlige Skandinavien – nyder godt af, at vand er tungest ved 4 °C. Det skaber nemlig to årlige omrøringer i vandmassen, der sørger for at fordele ilt og næringsstoffer.

Tungt vand skaber dynamik i søer - vinter
© Claus Lunau

Vinter

Søens varmeste vand på 4 °C lægger sig nær bunden (lyse gradient), og det kolde vand søger mod overfladen, hvor der dannes is. Om vinteren er søens varmeste vand altså tungest.

Tungt vand skaber dynamik i søer - forår/efterår
© Claus Lunau

Forår/efterår

Lagdelingen kollapser, og alt vandet i søen blandes op. Det betyder, at ilt i vandet fra overfladen og næringsstoffer, der er frigivet fra bunden, blandes i hele vandmassen.

Tungt vand skaber dynamik i søer - sommer
© Claus Lunau

Sommer

Vandet lagdeles igen, så det koldeste på 4 °C er nær bunden (mørke gradient), og det varme vand er i overfladen. Temperaturforskellen fra overfladen og få meter ned kan være 10 °C.