Vì sao băng bao giờ cũng đóng trên mặt nước?

Nước có thể đóng băng, đó là hiện tượng thường xảy ra trong thiên nhiên. Sau khi quan sát kĩ, bạn có thể nhận thấy, băng bao giờ cũng đóng trên bề mặt của nước. Mùa đông ở phương Bắc giá rét, trên mặt sông ngòi hoặc hồ đầm thường bị phủ một lớp băng khá dày, cho dù đã đến thời kì băng tan chảy đầu xuân, vẫn có thể thấy một số băng trôi lững lờ xuôi theo dòng nước.

Do bề mặt của nước trực tiếp tiếp xúc với không khí bên ngoài, cho nên khi nhiệt độ bên ngoài rất thấp, bề mặt của nước bắt đầu lạnh đi trước tiên. Mật độ (khối lượng riêng) của nước bị lạnh trở nên lớn, liền chìm xuống; còn mật độ nước có nhiệt độ tương đối cao ở dưới đáy lại tương đối nhỏ, nên trồi lên. Hiện tượng trồi lên trụt xuống của nước như thế này là sự đối lưu. Tuy nhiên, nước là loại vật chất có “tính kì quặc” khác với mọi thứ. Đó tức là khi nhiệt độ bên ngoài lạnh đến 4°C, mật độ của nước lớn nhất, hiện tượng đối lưu của nước không xảy ra nữa. Nếu nhiệt độ bên ngoài tiếp tục hạ xuống đến 0°C, nước ở bề mặt liền bắt đầu đóng băng. Khi nước đóng băng, thể tích của nó đại để tăng lên một phần mười, qua đó mà mật độ của băng nhỏ hơn nước. Vì vậy, những tảng băng đông kết bao giờ cũng nổi trên mặt nước. Do lúc ấy, không có đối lưu, bề mặt tuy đã lạnh đến 0°C, mà nước ở dưới đáy vẫn có thể giữ ở mức xấp xỉ 4°C.

Chính do tính chất này của nước mà con người trong mùa băng tuyết đầy trời, vẫn có thể chọc thủng lớp băng trên mặt sông để câu cá.

Từ khoá: Nước; Băng; Mật độ; Đối lưu.