บางทีทุกคนอาจสังเกตเห็นว่าเปลือกน้ำแข็งบางๆ ก่อตัวขึ้นบนผิวน้ำเมื่อน้ำแข็งแข็งตัว แตกมันวิ่งบนพื้นผิวและเป็นไปไม่ได้เลยที่จะจมน้ำตาย และที่สำคัญคือน้ำที่เป็นของแข็งนั้นเบากว่าน้ำที่เป็นของเหลว
กฎของอาร์คิมิดีส
ความสามารถอันน่าทึ่งของน้ำแข็งที่จะลอยและลอยอยู่บนผิวน้ำนั้นเกิดจากคุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานที่ศึกษาในช่วงชั้นมัธยมศึกษาตอนต้นและมัธยมปลาย เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสารเมื่อถูกความร้อนมีแนวโน้มที่จะขยายตัว เช่น ปรอทในเทอร์โมมิเตอร์ นอกจากนี้ เมื่ออุณหภูมิลดลง น้ำจะแข็งตัวและเพิ่มปริมาตร ก่อตัวเป็นเปลือกน้ำแข็งบนพื้นผิวของอ่างเก็บน้ำ
การเพิ่มปริมาณน้ำแช่แข็งมักเล่นตลกกับผู้ที่ลืมภาชนะที่มีของเหลวในที่เย็น น้ำฉีกภาชนะออกจากกันอย่างแท้จริง
ความคิดเห็นที่ว่ารูพรุนขนาดเล็กที่เต็มไปด้วยอากาศปรากฏในมวลน้ำแข็งที่เพิ่งก่อตัวใหม่นั้นไม่ผิด แต่ก็ไม่สามารถอธิบายความจริงของการลอยตัวได้อย่างถูกต้อง ตามหลักการที่นักวิทยาศาสตร์กรีกโบราณได้กำหนดและกำหนดขึ้น ซึ่งต่อมาได้รับชื่อกฎของอาร์คิมิดีส ร่างที่แช่อยู่ในของเหลวจะถูกผลักออกไปด้วยแรงที่เท่ากับลักษณะน้ำหนักของของเหลวที่ถูกแทนที่ด้วย ร่างกายนี้
ฟิสิกส์ของน้ำ
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าน้ำแข็งมีน้ำหนักเบากว่าน้ำประมาณหนึ่งในสิบ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ภูเขาน้ำแข็งขนาดยักษ์จมอยู่ในมหาสมุทรได้ประมาณ 9 ใน 10 ของปริมาตรทั้งหมด และมองเห็นได้เพียงเศษเสี้ยวเล็กๆ เท่านั้น ความแตกต่างของน้ำหนักเหล่านี้อธิบายได้จากคุณสมบัติของผลึกขัดแตะ ซึ่งทราบกันว่าไม่มีโครงสร้างที่เป็นระเบียบในน้ำ และมีลักษณะเฉพาะคือการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและการชนกันของโมเลกุล สิ่งนี้อธิบายความหนาแน่นของน้ำที่สูงขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำแข็ง ซึ่งภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิต่ำ จะแสดงการเคลื่อนที่ต่ำและส่วนประกอบพลังงานขนาดเล็ก และด้วยเหตุนี้ จึงมีความหนาแน่นต่ำกว่า
เป็นที่รู้จักกันว่าน้ำมีความหนาแน่นและน้ำหนักสูงสุดที่อุณหภูมิ 4 ° C การลดลงอีกจะนำไปสู่การขยายตัวและการลดลงของดัชนีความหนาแน่น ซึ่งจะอธิบายคุณสมบัติของน้ำแข็ง นั่นคือเหตุผลที่ในอ่างเก็บน้ำ น้ำหนักสี่องศาจมลงสู่ก้นบ่อ ทำให้น้ำที่เย็นกว่าสามารถลอยขึ้นและกลายเป็นน้ำแข็งที่ไม่จมได้
น้ำแข็งมีคุณสมบัติเฉพาะ เช่น ทนทานต่อธาตุแปลกปลอม มีปฏิกิริยาต่ำ การเคลื่อนที่ของอะตอมไฮโดรเจนแตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีจุดครากต่ำ
เป็นที่แน่ชัดว่าคุณสมบัตินี้เป็นพื้นฐานในการรักษาชีวิตบนโลก เพราะหากน้ำแข็งสามารถจมอยู่ใต้เสาน้ำ เมื่อเวลาผ่านไป แหล่งน้ำทั้งหมดของโลกหลังจากอุณหภูมิลดลงอาจเต็มไปด้วยชั้นต่างๆ ที่ต่อเนื่อง ก่อตัวขึ้นบนผิวน้ำแข็ง ซึ่งจะนำไปสู่ภัยธรรมชาติและการหายตัวไปของพืชและสัตว์ในแหล่งน้ำจากเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วตรงข้าม