Pourquoi l’eau gèle-t-elle de haut en bas ? (vidéo)

Nous buvons de l’ eau , nous y nageons, nous nous lavons avec, et nous refroidissons les choses avec. Parce que l’eau est si commune, beaucoup d’entre nous ne remarquent pas à quel point elle est étrange par rapport à d’autres substances. 

Quand nous Plopons un glace cube ou deux dans notre boisson pendant les mois les plus chauds, nous regardons flotter au- dessus du liquide dans notre verre sans une seconde pensée. Mais pourquoi la glace fait-elle cela et, plus important encore, pourquoi l’eau gèle-t-elle de haut en bas, alors que la plupart des autres substances gèlent de bas en haut ?

L’eau gèle de haut en bas – ce qui permet à la glace de flotter – à cause d’une étrange bizarrerie dans la façon dont la densité de l’eau se comporte à la baisse des températuresLa densité est la masse d’une unité de volume d’une substance matérielle; c’est essentiellement une mesure de l’étroitesse des atomes et des molécules d’une substance.

Pour la plupart des composés, la baisse des températures entraîne une diminution du volume du composé tandis que sa densité augmente – les atomes et les molécules devenant plus étroitement regroupés.

Par exemple, une poche d’ air chaud monte et se dilate parce qu’il est moins dense que l’air plus frais qui l’entoure. À l’inverse, une poche d’air frais descend et se contracte, devenant légèrement plus épaisse et plus dense à mesure qu’elle tombe.

L’eau se comporte de la même manière mais seulement jusqu’à une certaine température. La densité de l’eau de refroidissement augmentera jusqu’à ce que la température de l’eau atteigne 4 ° C. Si l’eau continue à refroidir, sa densité recommencera à augmenter et l’eau (maintenant à l’état solide) se dilatera. C’est cette propriété de l’eau qui permet à la glace de coincer les fissures ouvertes dans les trottoirs et les rochers et fait exploser les canettes et les bouteilles de boissons gazeuses dans le congélateur.

À 4 ° C, l’eau est encore sous sa forme liquide. Dans les lacs et les rivières , cette eau se refroidira à la surface, deviendra plus dense et descendra. Lorsque l’eau approche de son point de congélation (0 ° C), elle deviendra moins dense que l’eau qui l’entoure, et elle montera au sommet de la colonne d’eau.

Si l’eau gelait du fond d’un lac ou d’une rivière vers le haut, il y aurait des conséquences écologiques profondes. Les lacs peu profonds gèleraient solidement; à moins que les plantes, les animaux et les autres organismes qui y vivent aient une sorte d’adaptation qui empêcherait leurs tissus de geler, ils mourraient.

Dans les grands lacs, un plancher de glace et de gadoue refroidirait l’eau au-dessus, ralentissant peut-être le métabolisme et le taux de croissance des organismes qui ont survécu dans les cours supérieurs liquides du lac.

Dans ces circonstances, la Terre serait très différente; les régions polaires de la planète seraient presque dépourvues de vie, et chaque année, les plantes, les animaux et d’autres organismes de latitude moyenne seraient confrontés à la perspective d’une eau liquide impossible à obtenir dans des habitats solides gelés.

(Source : Britannica)

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