Derfor flyter isbiter

Isbiter legger seg alltid øverst i glasset fordi is er lettere enn vann. Men hvorfor? Og er det forskjell på vekten av kaldt og varmt vann?

Isbiter legger seg alltid øverst i glasset fordi is er lettere enn vann. Men hvorfor? Og er det forskjell på vekten av kaldt og varmt vann?

Shutterstock

Den vanlige tommelfingerregelen er at varmt vann veier mindre enn kaldt, men det er ikke alltid sant. Ferskvann er nemlig tyngst ved 4 °C, så hvis en beholder inneholder lag av vann på 2, 3 og 4 °C, vil det varmeste vannet synke til bunns.

Temperaturen i vannet er et uttrykk for hvor mye molekylene beveger seg. Jo mer aktive de er, jo mer plass tar de vanligvis. Dermed er det plass til færre molekyler i en beholder på en liter hvis vannet måler 80 °C enn hvis det måler 10 °C.

Tettheten snur ved 4 °C

Tettheten til molekylene i vann snur ved 4 °C.

Ved denne temperaturen begynner vannmolekylene nemlig å finne plassene sine i det krystallgitteret de står i når vannet fryser, ved 0 °C.

I gitteret er det mye større tomrom mellom hvert molekyl enn i vann i væskeform, og når temperaturen kommer under 4 °C, vil tettheten derfor begynne å falle igjen i takt med at flere av molekylene kommer på plass i gitteret.

Det er imidlertid bare ferskvann som er tyngst ved 4 °C. Når vannet tilsettes salt, faller temperaturen for den maksimale tettheten, så i havet er varmt vann alltid lettest.

Innsjøer i tempererte områder – for eksempel det sørlige Skandinavia – preges av at vann er tyngst ved 4 °C. Det skaper nemlig to årlige omrøringer, noe som sørger for å fordele oksygen og næringsstoffer.

Tungt vand skaber dynamik i søer - vinter
© Claus Lunau

Vinter

Det varmeste vannet i sjøen er i bunnen (lys farge), og det kalde vannet søker mot overflaten, der det dannes is. Om vinteren er det varmeste vannet i sjøen altså tyngst.

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

Vår og høst

Lagdelingen bryter sammen, og alt vannet blandes. Det innebærer at oksygen i vannet fra overflaten og næringsstoffer som er frigitt fra bunnen, blandes i hele vannmassen.

Tungt vand skaber dynamik i søer - sommer
© Claus Lunau

Sommer

Vannet lagdeles igjen, slik at vann som holder 4 °C, ligger på bunnen (mørk farge), og det varme vannet er på overflaten. Temperaturforskjellen fra overflaten og noen få meter ned kan være 10 °C.