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

Übersetzung: Susanna Kuschick Lektorat: Andrea Hielscher

Water is the liquid of life.

Wasser ist Leben.

We drink it,

Es dient zum Trinken, Baden,

we bathe in it,

we farm,

cook,

Bewässern, Kochen und Putzen.

and clean with it.

It's the most abundant molecule in our bodies.

Es ist das häufigste Molekül im Körper.

In fact, every life form we know of

Jede bekannte Lebensform würde ohne es sterben.

would die without it.

But most importantly, without water,

Doch das Wichtigste ist: Ohne Wasser gäbe es keinen ... Eistee.

we wouldn't have

iced tea.

Mmmm, iced tea.

Hmmm, Eistee.

Why do these ice cubes float?

Warum schwimmen Eiswürfel?

If these were cubes of solid argon

Wären das feste Argonwürfel, dann würden sie in flüssigem Argon sinken.

in a cup of liquid argon,

they would sink.

And the same goes for most other substances.

Dasselbe gilt für die meisten anderen Stoffe.

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

Aber festes Wasser, also Eis, ist weniger dicht als flüssiges Wasser.

is somehow less dense than liquid water.

How's that possible?

Wie ist das möglich?

You already know that every water molecule

Bekanntlich besteht jedes Wassermolekül

is made up of two hydrogen atoms

aus zwei an ein Sauerstoffatom gebundenen Wasserstoffatomen.

bonded to one oxygen atom.

Let's look at a few of the molecules

Betrachten wir ein paar Moleküle in einem Wassertropfen

in a drop of water,

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

bei einer Temperatur von 25 Grad Celsius.

The molecules are bending,

Die Moleküle biegen, dehnen, drehen und bewegen sich im Raum.

stretching,

spinning,

and moving through space.

Now, let's lower the temperature,

Senkt man nun die Temperatur

which will reduce the amount of kinetic energy

und reduziert somit die Bewegungsenergie der Moleküle,

each of these molecules has

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

dann biegen, dehnen, drehen und bewegen sie sich weniger.

And that means that on average,

Also brauchen sie im Durchschnitt weniger Platz.

they'll take up less space.

Now, you'd think that as the liquid water

Man könnte meinen, durch das Gefrieren von Wasser

starts to freeze,

the molecules would just pack together

würden sich die Moleküle immer mehr verdichten,

more and more closely,

but that's not what happens.

doch das passiert nicht.

Water has a special kind

Anders als die meisten Stoffe

of interaction between molecules

that most other substances don't have,

hat Wasser eine spezielle Art der Molekül-Interaktion:

and it's called a hydrogen bond.

die Wasserstoffbindung.

Now, remember that in a covalent bond

Bei kovalenten Bindungen teilen sich Atome --

two electrons are shared,

meist ungleichmäßig -- zwei Elektronen.

usually unequally,

between atoms.

In a hydrogen bond,

Bei einer Wasserstoffbrücke teilen sich Atome --

a hydrogen atom is shared, also unequally,

auch ungleichmäßig -- ein Wasserstoffatom.

between atoms.

One hydrogen bond looks like this.

So sieht eine Wasserstoffbrücke aus.

Two look like this.

Zwei sehen so aus.

Here's three

Hier sind drei, vier und fünf,

and four

and five,

six,

sechs, sieben, acht, neun, zehn, elf, zwölf --

seven,

eight,

nine,

ten,

eleven,

twelve,

I could go on.

ich könnte weitermachen.

In a single drop of water,

In nur einem Wassertropfen bilden Wasserstoffbrücken Netzwerke

hydrogen bonds form extended networks

between hundreds, thousands, millions,

mit Hunderten, Tausenden, Millionen, Milliarden, Billionen Molekülen.

billions, trillions of molecules,

and these bonds are constantly breaking and reforming.

Diese Bindungen brechen und bilden sich ständig neu.

Now, back to our water as it cools down.

Zurück zum sich abkühlenden Wasser.

Above 4 degrees Celcius,

Bei über vier Grad Celsius sind die Interaktionen der Wassermoleküle

the kinetic energy of the water molecules

keeps their interactions with each other short.

wegen deren Bewegungsenergie nur von kurzer Dauer.

Hydrogen bonds form and break

Wasserstoffbrücken entstehen und vergehen wie Teenager-Beziehungen --

like high school relationships,

that is to say, quickly.

das heißt schnell.

But below 4 degrees,

Aber unter vier Grad

the kinetic energy of the water molecules

sinkt die Bewegungsenergie der Wassermoleküle

starts to fall below the energy

unter die Energie der Wasserstoffbrücken.

of the hydrogen bonds.

So, hydrogen bonds form much more frequently

Also bilden sich Wasserstoffbrücken viel öfter, als sie brechen,

than they break

and beautiful structures start to emerge

und aus dem Chaos entstehen wunderbare Strukturen.

from the chaos.

This is what solid water, ice,

So sieht festes Wasser, also Eis, auf der Molekularebene aus.

looks like on the molecular level.

Notice that the ordered, hexagonal structure

Die geordnete hexagonale Struktur ist weniger dicht

is less dense than the disordered structure

als die ungeordnete Struktur flüssigen Wassers.

of liquid water.

And you know that if an object is less dense

Objekte mit geringerer Dichte als die sie umgebende Flüssigkeit

than the fluid it's in,

it will float.

schwimmen bekanntlich.

So, ice floats on water,

Also schwimmt Eis in Wasser -- ja und?

so what?

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

Stell dir eine Welt ohne schwimmendes Eis vor.

The coldest part of the ocean

Der kälteste Teil des Ozeans

would be the pitch-black ocean floor,

wäre der im ewigen Eis gefangene stockdunkle Meeresboden.

once frozen, always frozen.

Forget lobster rolls

Vergiss Hummerbrötchen, denn Krebstiere hätten keinen Lebensraum,

since crustaceans would lose their habitats,

or sushi since kelp forests wouldn't grow.

vergiss Sushi, denn es gäbe keinen Seetang.

What would Canadian kids do in winter

Was täten kanadische Kinder im Winter ohne Pond Hockey oder Eisangeln?

without pond hockey or ice fishing?

And forget James Cameron's Oscar

Vergiss James Camerons Oscar,

because the Titanic totally would have made it.

weil es die Titanic problemlos geschafft hätte.

Say goodbye to the white polar ice caps

Lebt wohl, weiße Polarkappen.

reflecting sunlight

Ihr reflektiert die Sonne, die die Erde aufheizen würde.

that would otherwise bake the planet.

In fact, forget the oceans as we know them,

Vergiss auch die Ozeane wie wir sie kennen,

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

die mit über 70 % der Erdoberfläche

regulate the atmosphere of the whole planet.

die Atmosphäre unserer Erde regulieren.

But worst of all,

Doch am schlimmsten ist:

there would be no iced tea.

Es gäbe ... keinen Eistee.

Mmmmm, iced tea.

Hmmmm, Eistee.