Perché il ghiaccio ha una densità inferiore all'acqua
Vuoi sapere perché il ghiaccio ha una densità inferiore all'acqua?
Se immergiamo un sasso in un bicchiere riempito di acqua notiamo che il sasso affonda nell'acqua; se immergiamo un cubetto di ghiaccio nell'acqua notiamo invece che il cubetto di ghiaccio galleggia sull'acqua.
Il motivo di tale comportamento è da ricercarsi nella minore densità del ghiaccio rispetto a quella dell'acqua; la densità del ghiaccio (d = 916,8 kg/m3) è infatti minore della densità dell'acqua (d = 1000 kg/m3).
Ma perché il ghiaccio ha una densità inferiore all'acqua?
La densità è una grandezza data dal rapporto tra massa e volume di un corpo:
Nel Sistema Internazionale la densità dei liquidi e dei solidi si misura in kg/m3 anche se spesso si usano i g/cm3.
Quando l'acqua solidifica, la sua massa rimane costante mentre il volume aumenta.
L'acqua infatti ha un comportamento atipico: al diminuire della temperatura generalmente i corpi tendono a diminuire il proprio volume; ciò non succede con l'acqua che congelando aumenta il proprio volume.
Vi sarà sicuramente capitato di sentire di rotture di tubi dell'acqua durante il periodo invernale: l'acqua ghiacciando aumenta il proprio volume e rompe le tubature dell'acqua.
La densità è data dal rapporto tra massa e volume
e come detto in precedenza, durante il congelamento dell'acqua si ha che:
- il valore della massa m rimane costante;
- il valore del volume V aumenta.
Siccome il volume V è al denominatore del rapporto, si ha che, quando il volume aumenta (e ciò - come detto - succede durante il congelamento dell'acqua) il valore della densità diminuisce.
Riassumendo: la densità del ghiaccio è inferiore alla densità dell'acqua in quanto l'acqua congelando (e trasformandosi in ghiaccio), aumenta il proprio volume.
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