Suyun yoğunluk anomalisi: Buz neden yüzer

Kısaca: Maddelerin çoğu soğudukça yoğunlaşır ve katı halleri sıvı hallerinden ağırdır. Su bir istisnadır: Yaklaşık 4 °C’de en yoğundur ve buz, sıvı sudan hafiftir.

Biraz daha ayrıntılı: Su donarken molekülleri hidrojen bağlarıyla açık, altıgen bir kafes halinde dizilir. Bu kafes, sıvı sudaki düzensiz moleküllerden daha fazla yer kaplar; bu yüzden su donarken yaklaşık yüzde dokuz genleşir.

Ayrıntılı

• Buz yüzer: Buz sudan daha az yoğun olduğu için üstte kalır. Bir buzdağının yalnızca yaklaşık onda biri su yüzeyinin üstündedir, geri kalanı altındadır.
• 4 °C’de en yüksek yoğunluk: Su 4 °C’nin altına soğutulursa, hâlâ sıvı olduğu halde yeniden hafifçe genleşmeye başlar.
• Göller üstten donar: Sonbaharda soğuk yüzey suyu, tüm göl yaklaşık 4 °C olana kadar dibe çöker. Bundan sonra daha soğuk ve hafif su üstte kalır ve önce o donar.
• Kışı atlatmak: Buz örtüsü yalıtım sağlar ve derin göllerin dibinde su çoğunlukla 4 °C civarında kalır. Böylece balıklar ve diğer canlılar kışı geçirebilir.
• Patlayan borular: Su bir boruda veya şişede donarsa genleşme malzemeyi çatlatabilir. Bu nedenle ısıtılmayan yerlerdeki borular kışın boşaltılmalı ya da korunmalıdır.
• Don çatlaması: Su kaya çatlaklarına sızıp donduğunda çatlakları genişletir. Bu sık tekrarlanırsa kaya yavaş yavaş parçalanır, yollarda da çukurlar oluşur.
• Diğer istisnalar: Silisyum, galyum ve bizmut gibi birkaç madde de katılaşırken genleşir, ancak gündelik maddeler arasında en dikkat çekici istisna sudur.
• Yaşam için önemi: Buz batsaydı su kütleleri alttan yukarı tamamen donabilirdi. Bu anomali bu nedenle göllerdeki ve denizlerdeki yaşam için önemlidir.
• Bağlantılar: Suyun halleri, yüzme ve aşınma (aggregatzustaende, auftrieb-und-archimedes, gesteine-und-gesteinskreislauf).