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

Překladatel: Petr Jedelský Korektor: Ivan Prokůpek

Water is the liquid of life.

Voda je kapalina života.

We drink it,

Pijeme ji,

we bathe in it,

koupeme se v ní,

we farm,

cook,

zaléváme s ní,

vaříme

and clean with it.

a používáme ji k úklidu.

It's the most abundant molecule in our bodies.

Je to nejhojnější molekula v našem těle.

In fact, every life form we know of

Žádné známé formy života se bez ní neobejdou.

would die without it.

But most importantly, without water,

Ale hlavně bychom bez vody neměli...

we wouldn't have

iced tea.

... ledový čaj.

Mmmm, iced tea.

Hmmm, ledový čaj.

Why do these ice cubes float?

Proč kostky ledu plavou?

If these were cubes of solid argon

Kostky pevného argonu

in a cup of liquid argon,

by se v kapalném argonu

they would sink.

potopily.

And the same goes for most other substances.

A stejné je to s většinou látek.

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

Ale pevná voda, neboli led,

is somehow less dense than liquid water.

je lehčí než kapalná voda.

How's that possible?

Jak to?

You already know that every water molecule

Každá molekula vody

is made up of two hydrogen atoms

je tvořena dvěma atomy vodíku

bonded to one oxygen atom.

vázanými k jednomu kyslíku.

Let's look at a few of the molecules

Takhle to vypadá v kapce vody

in a drop of water,

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

o teplotě dejme tomu 25 stupňů.

The molecules are bending,

Molekuly se ohýbají,

stretching,

natahují,

spinning,

and moving through space.

rotují

a pohybují v prostoru.

Now, let's lower the temperature,

Když snížíme teplotu,

which will reduce the amount of kinetic energy

množství kinetické energie

each of these molecules has

každé molekuly klesne,

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

takže jejich pohyb (kmitání, rotace) se sníží.

And that means that on average,

Celkově tak zaberou méně prostoru.

they'll take up less space.

Now, you'd think that as the liquid water

Asi byste tudíž čekali, že když voda zamrzá,

starts to freeze,

the molecules would just pack together

její molekuly se shlukují čím dál blíž.

more and more closely,

but that's not what happens.

Jenže jste na omylu.

Water has a special kind

Molekuly vody mají neobvyklý způsob interakce.

of interaction between molecules

that most other substances don't have,

and it's called a hydrogen bond.

Jde o vodíkovou vazbu.

Now, remember that in a covalent bond

V kovalentní vazbě

two electrons are shared,

atomy sdílejí dva společné elektrony.

usually unequally,

between atoms.

In a hydrogen bond,

Ve vodíkové vazbě jsou takto sdíleny celé atomy vodíku.

a hydrogen atom is shared, also unequally,

between atoms.

One hydrogen bond looks like this.

Jedna vodíková vazba vypadá takto.

Two look like this.

Dvě takto.

Here's three

Tady máme tři

and four

a čtyři

and five,

a pět,

six,

šest,

seven,

eight,

sedm,

osm,

nine,

ten,

devět,

deset,

eleven,

twelve,

jedenáct,

dvanáct,

I could go on.

a mohl bych pokračovat.

In a single drop of water,

V jediné kapce vody

hydrogen bonds form extended networks

tvoří vodíkové vazby rozsáhlou síť

between hundreds, thousands, millions,

mezi stovkami, tisíci, miliony,

billions, trillions of molecules,

miliardami, biliony molekul

and these bonds are constantly breaking and reforming.

a tyto vazby průběžně vznikají a zanikají.

Now, back to our water as it cools down.

Když teplota vody zůstává nad čtyřmi stupni,

Above 4 degrees Celcius,

the kinetic energy of the water molecules

kinetická energie molekul

keeps their interactions with each other short.

brání dlouhodobé interakci.

Hydrogen bonds form and break

Vodíkové vazby vznikají a zanikají

like high school relationships,

jako vztahy na střední škole,

that is to say, quickly.

tj. rychle.

But below 4 degrees,

Ale při nižší teplotě mají molekuly

the kinetic energy of the water molecules

starts to fall below the energy

nižší energii než vodíkové vazby.

of the hydrogen bonds.

So, hydrogen bonds form much more frequently

Vodíková vazba proto častěji vzniká, než zaniká,

than they break

and beautiful structures start to emerge

a z chaosu se vynořují překrásné struktury.

from the chaos.

This is what solid water, ice,

Takhle vypadá pevná voda, led,

looks like on the molecular level.

na úrovni molekul.

Notice that the ordered, hexagonal structure

Uspořádaná šestiúhelníková struktura

is less dense than the disordered structure

má menší hustotu než neuspořádaná struktura

of liquid water.

kapalné vody.

And you know that if an object is less dense

A když má předmět menší hustotu než kapalina, tak v ní plave.

than the fluid it's in,

it will float.

So, ice floats on water,

Ale co je na tom, že led plave, tak důležitého?

so what?

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

Kdyby led neplaval,

The coldest part of the ocean

nejstudenější část oceánu, temná hlubina jeho dna,

would be the pitch-black ocean floor,

once frozen, always frozen.

by byla navždy zamrzlá.

Forget lobster rolls

Nebyly by rolky z humrů,

since crustaceans would lose their habitats,

protože by korýši neměli kde žít.

or sushi since kelp forests wouldn't grow.

Nebylo by suši, protože by nebyly chaluhy.

What would Canadian kids do in winter

Děti v Kanadě by v zimě

without pond hockey or ice fishing?

nemohli hrát hokej ani rybařit.

And forget James Cameron's Oscar

James Cameron by nedostal Oscara,

because the Titanic totally would have made it.

protože Titanic by se nepotopil.

Say goodbye to the white polar ice caps

Země by se upekla, protože by na pólech nebyly ledovce odrážející slunce.

reflecting sunlight

that would otherwise bake the planet.

In fact, forget the oceans as we know them,

Oceány pokrývající 70 % Země

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

a regulující atmosféru planety,

regulate the atmosphere of the whole planet.

by byly úplně jiné.

But worst of all,

A co je nejhorší:

there would be no iced tea.

neměli bychom ledový čaj.

Mmmmm, iced tea.

Hmmm, ledový čaj.