ทำไม "น้ำแข็ง" ถึง "ลอยน้ำ"? ทั้งที่เป็นของแข็ง?
ตามหลักทางฟิสิกส์ทั่วไป สารส่วนใหญ่บนโลกเมื่อเปลี่ยนสถานะจาก "ของเหลว" ไปเป็น "ของแข็ง" อะตอมหรือโมเลกุลจะยิ่งบีบตัวชิดติดกันมากขึ้น ส่งผลให้วัตถุมีความหนาแน่นสูงขึ้นและจมลงสู่ด้านล่างเสมอ แต่สำหรับ "น้ำ" สารธรรมดาที่เราดื่มกินอยู่ทุกวัน กลับมีพฤติกรรมสุดแปลกประหลาดและแหกทฤษฎีธรรมชาติอย่างสิ้นเชิง เพราะเมื่อน้ำเปลี่ยนสถานะกลายเป็นน้ำแข็ง มันกลับเบาลง มีความหนาแน่นลดลง และขยายตัวจนสามารถ "ลอยอยู่เหนือน้ำ" ได้อย่างน่าอัศจรรย์
ความลับนี้ซ่อนอยู่ในพันธะเคมีที่เรียกว่า "พันธะไฮโดรเจน (Hydrogen Bonds)" ระหว่างโมเลกุลของน้ำ ในสถานะของเหลว โมเลกุลของน้ำจะเคลื่อนที่ไปมาอย่างอิสระ มีพลังงานความร้อนคอยดันให้โมเลกุลเกาะกันอย่างหลวมๆ และกระจายตัวสลับสับเปลี่ยนตำแหน่งกันตลอดเวลา ทำให้ความหนาแน่นของน้ำอยู่ในระดับปกติ
แต่เมื่ออุณหภูมิลดต่ำลงเรื่อยๆ จนถึงจุดเยือกแข็งที่ 0 องศาเซลเซียส โมเลกุลของน้ำจะสูญเสียพลังงานความร้อนและเริ่มเคลื่อนที่ช้าลง พันธะไฮโดรเจนจะเริ่มตรึงโมเลกุลของน้ำให้จัดเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบในรูปแบบโครงสร้างผลึกทรงหกเหลี่ยม (Hexagonal Lattice) โครงสร้างใหม่นี้บังคับให้โมเลกุลของน้ำต้องถอยห่างออกจากกันเพื่อคงรูปทรงไว้ ทำให้เกิด "ช่องว่าง" ขนาดใหญ่ขยายตัวอยู่ตรงกลางระหว่างโมเลกุล
การขยายตัวและมีช่องว่างเพิ่มขึ้นนี้เอง ที่ทำให้น้ำแข็งปริมาตรเท่าเดิมมีความหนาแน่น "น้อยกว่า" น้ำในสถานะของเหลวประมาณ 9% เมื่อวัตถุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปอยู่ในของเหลวที่มีความหนาแน่นมากกว่า น้ำแข็งจึงถูกแรงบวมพยุงให้ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำนั่นเอง
คุณสมบัติพิเศษสุดประหลาดของน้ำนี้ ถือเป็นหัวใจสำคัญที่ช่วยค้ำจุนชีวิตบนโลก เพราะในช่วงฤดูหนาวที่อากาศติดลบ น้ำบนผิวน้ำของแม่น้ำหรือทะเลสาบจะแข็งตัวและลอยอยู่ด้านบน ทำหน้าที่เป็นเหมือน "เกราะฉนวนกันความร้อน" ช่วยปกป้องไม่ให้น้ำในชั้นล่างสุดแข็งตัวตามไปด้วย ทำให้สิ่งมีชีวิตใต้ท้องทะเล ปลา และพรรณไม้น้ำ สามารถมีชีวิตรอดผ่านพ้นฤดูหนาวอันโหดร้ายใต้น้ำแข็งไปได้ ซึ่งหากน้ำแข็งจมน้ำเหมือนสารอื่นๆ แม่น้ำและมหาสมุทรทั้งโลกก็คงจะแข็งตัวกลายเป็นน้ำแข็งตั้งแต่ก้นบึงจนไม่มีสิ่งมีชีวิตใดอาศัยอยู่ได้เลย
4 เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ “เสียบปลั๊กทิ้งไว้ได้” 24 ชั่วโมง ไม่ต้องเดินถอดทุกครั้ง
“ข้าวกล้อง” กับ “ข้าวซ้อมมือ” ต่างกันตรงไหน เข้าใจได้ในไม่กี่นาที
7 อาชีพอิสระ คนธรรมดาก็เริ่มได้ ไม่ต้องมีร้าน
เปิด 9 คณะที่มีคนสมัครมากที่สุดในไทย เด็กไทยแห่เรียนอะไรกัน?
ย้อนเวลาหาคำตอบ จากของเล่นใต้ดินสู่ Art Toy หลักหมื่นที่คนแห่แย่งกันซื้อ!
เลขเด็ด "ปฏิทินท้าวเวสสุวรรณโณ" งวด 16 ก.ย. 69 รวมเลขเด่น 2 ตัว 3 ตัว
เสียบสายชาร์จเข้ามือถือ หรือเสียบปลั๊กก่อน? วิธีที่ถูกต้องที่คุณอาจยังไม่เคยรู้!
หนึ่งวันของเทวดา เขาทำอะไรกันบ้าง
ไทเกอร์ วูดส์ รอดข้อหา DUI แต่ถูกห้ามขับรถนาน 5 ปี
เบื้องหลังความยิ่งใหญ่บนหลังคาโลก: เจาะลึกพันธุกรรมมหัศจรรย์และจิตวิญญาณของ "ชาวเชอร์ปา" ฮีโร่แห่งเอเวอเรสต์
เหล็กกล้าคาร์บอนสูงเจอน้ำทะเลก็เกิดสนิม! แล้วทำไม USS Abraham Lincoln ถึงเลือก “ไทย” เป็นจุดพักใหญ่?
เหตุผลดีๆ ที่ควรกินโยเกิร์ตทุกวัน แต่เลือกผิดอาจได้น้ำตาลแทนสุขภาพ
ย้อนเวลาหาคำตอบ จากของเล่นใต้ดินสู่ Art Toy หลักหมื่นที่คนแห่แย่งกันซื้อ!
“ข้าวกล้อง” กับ “ข้าวซ้อมมือ” ต่างกันตรงไหน เข้าใจได้ในไม่กี่นาที
เสียบสายชาร์จเข้ามือถือ หรือเสียบปลั๊กก่อน? วิธีที่ถูกต้องที่คุณอาจยังไม่เคยรู้!
เหตุผลดีๆ ที่ควรกินโยเกิร์ตทุกวัน แต่เลือกผิดอาจได้น้ำตาลแทนสุขภาพ
ไทเกอร์ วูดส์ รอดข้อหา DUI แต่ถูกห้ามขับรถนาน 5 ปี
เบื้องหลังความยิ่งใหญ่บนหลังคาโลก: เจาะลึกพันธุกรรมมหัศจรรย์และจิตวิญญาณของ "ชาวเชอร์ปา" ฮีโร่แห่งเอเวอเรสต์
ยิ่งคบยิ่งหน้าเหมือนกันจริงไหม? วิทยาศาสตร์ของคู่รักที่ดูคล้ายกันขึ้น
"ข้าวกล้อง"กับ"ข้าวซ้อมมือ" เหมือนหรือต่างกันอย่างไร? เปิดความต่างที่หลายคนยังเข้าใจผิด
เสียบสายชาร์จเข้ามือถือ หรือเสียบปลั๊กก่อน? วิธีที่ถูกต้องที่คุณอาจยังไม่เคยรู้!
เหตุผลดีๆ ที่ควรกินโยเกิร์ตทุกวัน แต่เลือกผิดอาจได้น้ำตาลแทนสุขภาพ

