Why does ice float in water? - George Zaidan and Charles Morton

Translator: Zirak Luqman Reviewer: mabbast chato

Water is the liquid of life.

ئاو شلەی ژیانە.

We drink it,

دەیخۆینەوە،

we bathe in it,

خۆمانی پێ دەشۆین،

we farm,

cook,

کێڵگەی بێ ئاودەدەین،

خواردنی پێ لێدەنێین

and clean with it.

و پێشی پاک دەکەینەوە.

It's the most abundant molecule in our bodies.

ئاو زۆرترین گەردە لە جەستەماندا.

In fact, every life form we know of

لە ڕاستیدا، هەموومان گیانلەبەرێک

would die without it.

بەبێ ئاو دەمرێت.

But most importantly, without water,

بەڵام گرینگترینیان، بەبێ ئاو،

we wouldn't have

چای سەهۆڵاویمان

iced tea.

نابێت،

Mmmm, iced tea.

مممم، چای سەهۆڵی.

Why do these ice cubes float?

بۆچی ئەم پارچە سەهۆڵانە سەر ئاو دەکەون؟

If these were cubes of solid argon

ئەگەر ئەمانە پارچە ئارگۆنی ڕەقبوونایە

in a cup of liquid argon,

لە کوپێکی ئارگۆنی شل،

they would sink.

نقوم دەبوون.

And the same goes for most other substances.

هەروەها ئەمە ڕوودەدات بۆ زۆربەی مادەکانی دیکە.

But solid water, a.k.a. ice,

بەڵام ئاوی ڕەق، کە ناسراوە بە سەهۆڵ،

is somehow less dense than liquid water.

لە هەندێک ڕوووەوە چڕیەکی لە شلەی ئاو کەمترە.

How's that possible?

ئەمە چۆن دەگونجێت؟

You already know that every water molecule

پێش ئێستا دەزانی کەوا هەموو گەردەکانی ئاو

is made up of two hydrogen atoms

لە دوو ئەتۆمی هایدرۆجینی دروست بووە

bonded to one oxygen atom.

بە یەک ئەتۆمی ئۆکسجینی لێکێندراوە.

Let's look at a few of the molecules

با چاوێک لە گەردەکان بکەین

in a drop of water,

لە دڵۆپێکی ئاو،

and let's say the temperature is 25 degrees Celcius.

و با بڵێین پلەی گەرمی ٢٥ پلەی سیلیزیە.

The molecules are bending,

گەردەکان دەچەمێنەوە.

stretching,

لێکڕادەکێشرین،

spinning,

and moving through space.

دەخولێنەوە،

و لە بۆشایدا دەجولێنەوە.

Now, let's lower the temperature,

ئێستاش، با پلەی گەرمیەکە نزم بکەینەوە،

which will reduce the amount of kinetic energy

کەوا بڕی وزەی جوڵاندن کەم دەکاتەوە

each of these molecules has

کە هەرەیەک لەم گەردانە هەیانە

so they'll bend, stretch, spin, and move less.

هەر بۆیە کەمتر دەچەمێنەوە، لێکڕادەکێشرێن دەخولێنەوە، دەجولێن،

And that means that on average,

و ئەمەش واتا لە تێكڕادا،

they'll take up less space.

بۆشایی کەمتر داگیر دەکەن.

Now, you'd think that as the liquid water

ئێستاش، وابیردەکەیتەوە وەکو ئاوی شل

starts to freeze,

دەست بە بەستان بکات،

the molecules would just pack together

گەردەکان تەنها بەیەکەوە کۆدەبنەوە

more and more closely,

بەنزیکی زیاتر و زیاتر،

but that's not what happens.

بەڵام ئەمە ئەوە نیبە کە ڕوودەدات.

Water has a special kind

ئاو جۆرێکی تایبەتی

of interaction between molecules

کارلێکردنی لە نێوان گەردەکاندا هەیە

that most other substances don't have,

کە زۆربەی مادەکانی تر نیانە،

and it's called a hydrogen bond.

و ئەوەش پێی دەڵێن بەندی هایدرۆجینی.

Now, remember that in a covalent bond

ئێستاش، بیرتان بێت لە بەندێکی هاوهێزیدا

two electrons are shared,

دوو ئەلیکتڕۆن هاوبەشی پێدەکرێن،

usually unequally,

زۆربەی کات بە نایەکسانی،

between atoms.

لە نێوان ئەتۆمەکان.

In a hydrogen bond,

لە بەندێکی هایدرۆجینیدا،

a hydrogen atom is shared, also unequally,

ئەتۆمی هایدرۆجینی هاوبەشی پێدەکرێت، بە نایەکسانی،

between atoms.

لە نێوان ئەتۆمەکان.

One hydrogen bond looks like this.

یەک بەندی هایدرۆجینی ئاوا دەردەکەوێت،

Two look like this.

دوو دانەش ئاوا دەردەکەوێت.

Here's three

ئەمەش سێ دانەیە

and four

هەروەها چوار دانە

and five,

هەروەها پێنج دانە،

six,

شەش،

seven,

eight,

حەوت،

هەشت،

nine,

ten,

نۆ،

دە،

eleven,

twelve,

یازدە.

دوازدە،

I could go on.

دەتوانم بەردەوام بم.

In a single drop of water,

لە یەک دڵۆپی ئاودا،

hydrogen bonds form extended networks

پێکهاتەی بەندەکانی هایدرۆجینی بەشێوازی تۆڕی فراوانبوونە

between hundreds, thousands, millions,

لە نێوان سەدان، هەزاران، میلیۆنان،

billions, trillions of molecules,

میلیاران، ترلیۆنان گەردی کیمیاییدا،

and these bonds are constantly breaking and reforming.

هەروەها ئەم بەندانە بە بێ وەستان تێکدەشکێن و دروست دەبنەوە.

Now, back to our water as it cools down.

ئێستاش، بۆلای ئاوەکەمان وەکو ئەوە فێنک دەبێتەوە دەگەڕێنەوە.

Above 4 degrees Celcius,

لەسەرو ٤ پلەی سیلیزی،

the kinetic energy of the water molecules

وزەی جوڵەی گەردەکانی ئاو

keeps their interactions with each other short.

بەردەوام دەبن لە کارلێکردن لەگەڵ یەکتردا تا ماوەیەکی کورت،

Hydrogen bonds form and break

بەندەکانی هایدرۆجینی پێکدێن و تێکدەشکێن

like high school relationships,

وەکو پەیوەندیەکانی خوێندنگای ئامادەیبە،

that is to say, quickly.

بەو مەبەستەی، بەخێرایی.

But below 4 degrees,

بەڵام لەژێر ٤ پلەی سیلیزیدا،

the kinetic energy of the water molecules

وزەی جوڵەی گەردەکانی ئاو

starts to fall below the energy

دەست بە کەوتنە ژێر وزەی

of the hydrogen bonds.

بەندە هایدرۆجینیەکان دەکەن.

So, hydrogen bonds form much more frequently

بۆیە، زۆربەی جار بەندە هایدرۆجینیەکان زۆر زیاتر پێکدین

than they break

پاشان تێکدەشكێن

and beautiful structures start to emerge

هەروەها پێکهاتە جوانەکان دەست بە دەرکەوتن دەکەن

from the chaos.

لە پەشێویەکەدا.

This is what solid water, ice,

ئەم ئاوی ڕەقە، سەهۆڵە،

looks like on the molecular level.

لە ئاست گەردێک دەردەکەون.

Notice that the ordered, hexagonal structure

سەرنجی پێکهاتەی شەگۆشە ڕێکخراوەکە بدە

is less dense than the disordered structure

لە پێکهاتەی ناڕێکخراوەی شلەی ئاو

of liquid water.

چڕیەکەی کەمترە.

And you know that if an object is less dense

و دەزانیت ئەگەر تەنێک چڕیەکەی کەمتر بێت

than the fluid it's in,

لەو شلەمەنیەی کە تێیدایە،

it will float.

سەر ئاو دەکەوێت.

So, ice floats on water,

بۆیە، سەهۆڵ سەر ئاو دەکەوێت لە ئاودا.

so what?

کەواتە چی؟

Well, let's consider a world without floating ice.

باشە، با جیهانێک بەبێ سەر ئاو کەوتنی سەهۆڵ وێنا بکەین.

The coldest part of the ocean

ساردترین بەشی زەریایەک

would be the pitch-black ocean floor,

دەبێتە بە خاکی ڕەشی زەریاکە،

once frozen, always frozen.

یەک جار بەستووێتی، هەمیشە بەستوو دەبێت.

Forget lobster rolls

قرژاڵی دەریا لەبیر بکەن

since crustaceans would lose their habitats,

لەو کاتەوەی توێکڵەکان ژینگەکەی خۆیان لە دەستداوە،

or sushi since kelp forests wouldn't grow.

یاخود سوشی لەو کاتەوە گیا دەریایەکان گەشەناکەن.

What would Canadian kids do in winter

منداڵانی کەنەدی لە زستاندا چی دەکەن

without pond hockey or ice fishing?

بەبێ یاری هۆکی سەر سەهۆڵ یان ڕاوە ماسی لە سەهۆڵاودا؟

And forget James Cameron's Oscar

هەروەها ئۆسکارەکەی جەیمس کامیڕۆن لەبیر بکەن

because the Titanic totally would have made it.

چونکە بەشێوەیەکی گشتی تایتانیک دروستی کردوە.

Say goodbye to the white polar ice caps

ماڵئاوایی لە کڵاوی سەهۆڵە سپەیە جەمسەرەییکان بکە

reflecting sunlight

دانەوەی تیشکی خۆر

that would otherwise bake the planet.

کەوا ئەگینا هەسارەکە دەبرژێنێت.

In fact, forget the oceans as we know them,

لە ڕاستیدا، ئۆقیانووسەکان لەبیر بکەن وەکو ئەوەی دەیانزانین

which at over 70% of the Earth's surface area,

کە زیاتر لە %٧٠ ڕووی زەوی داپۆشیوە،

regulate the atmosphere of the whole planet.

بەرگە هەوای هەموو هاسارەکە ڕێکدەخات

But worst of all,

بەڵام لە هەمووی خراپتر،

there would be no iced tea.

چای سەهۆڵاوی نابێت.

Mmmmm, iced tea.

مممم، چای سەهۆڵاوی.