L'eau ou H2O - deux parties d'hydrogène et une partie d'oxygène - représente une substance naturelle qui existe dans toutes les trois formes: solide, liquide et gazeux. Ses changements de forme basés sur la température. Eau douce se transforme de liquide à un solide - la glace - à 32 degrés Fahrenheit, ou 0 degrés Celsius. Le changement est cependant pas instantanée; il se produit dans les stades et présente certaines caractéristiques qui rendent l'eau à la fois une substance essentielle et étrange.
Densité
La masse volumique de l'eau dans une source d'eau douce, comme un lac, contrôle le processus de refroidissement qui conduit à la formation de glace. Comme la température commence à baisser, comme cela se produit à l'automne de chaque année, la densité de l'eau de surface du lac augmente. Cette eau dense tombe au fond du lac, pour être remplacé par de l'eau chaude à partir du fond du lac, qui à son tour se refroidit et coule. Ce procédé est connu sous le nom de convection, ce qui entraîne un refroidissement de la totalité de l'eau dans un lac. Lorsque la température de l'air atteint 4 degrés Celsius ou Fahrenheit 39,2 degrés, l'eau atteint la densité maximale et le processus prend fin. Comme la température continue à se déplacer vers le point de congélation, l'eau de surface devient moins dense et ne coule pas. Cette expansion de l'eau à des températures inférieures explique pourquoi les tuyaux cassent quand l'eau gèle; l'eau gelée prend plus de place que l'eau liquide. Pour des températures de l'air en dessous de 39,2 degrés, l'eau de surface sera plus froid que l'eau dans le fond du lac.
Comment Freezes eau
L'eau gèle dans la glace d'une manière différente de celle d'autres substances. La variation de la densité de l'eau à 39,2 degrés Fahrenheit explique la différence. La plupart des substances sous forme solide ont une densité plus élevée que sous forme liquide. L'eau est à l'opposé. Ceci explique pourquoi la glace fond; il est moins dense que l'eau, il flotte. Si la glace avait une densité plus élevée que l'eau, il coulerait au fond. La plupart des substances lors du passage d'un liquide à un gel solide à partir du bas vers le haut, tandis que l'eau gèle à partir du haut vers le bas. Dans l'écologie d'un lac cela fait une différence significative. formes de vie aquatiques survivent à l'hiver depuis le fond du lac ne gèle pas, sauf dans les eaux peu profondes.
Eau peu profonde
La première étape dans la formation de la glace dans un lac d'eau douce se produit autour des bords en eau peu profonde. L'eau plus profonde tient mieux la chaleur que l'eau peu profonde. En hiver, le premier gel implique la surface de l'eau. Cette étape est pas un processus à sens unique; la glace sur le dessus de l'eau peu profonde en début d'hiver peut fondre sur une journée ensoleillée puis recongeler le prochain jour nuageux. Seulement lorsque la température est assez froide pour quelques jours sera la glace soit assez profonde pour résister à une journée chaude et ensoleillée.
Eaux profondes
Le lac d'eau douce continue de geler dans les stades que la température baisse, avec la glace se propager à des eaux plus profondes, le gel toujours le niveau supérieur en premier, puis la création de la glace plus profonde. Vent influence le processus; le plus de vent, l'eau gèle plus rapidement, car le déplacement de l'air sur la surface de l'eau plate abaisse la température. Il est pas un mouvement constant, que la glace se forme et fond basée sur la température et du vent.