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

תרגום: Ido Dekkers עריכה: benyamin zinshtein

Water is the liquid of life.

מים הם נוזל החיים.

We drink it,

אנחנו שותים אותם.

we bathe in it,

אנחנו מתרחצים בהם,

we farm,

cook,

אנחנו משתמשים בהם לחקלאות,

לבישול,

and clean with it.

ולניקיון.

It's the most abundant molecule in our bodies.

זו המולקולה הכי נפוצה בגוף שלנו.

In fact, every life form we know of

למעשה, כל צורת חיים שאנחנו מכירים

would die without it.

תמות בלעדיהם.

But most importantly, without water,

אבל הכי חשוב, בלי מים,

we wouldn't have

לא יהיה לנו

iced tea.

אייס תה.

Mmmm, iced tea.

מממ, אייס תה.

Why do these ice cubes float?

למה קוביות הקרח האלה צפות?

If these were cubes of solid argon

אם אלה היו קוביות של ארגון מוצק

in a cup of liquid argon,

בכוס של ארגון נוזלי,

they would sink.

הן היו שוקעות.

And the same goes for most other substances.

ואותו הדבר עובד עבור רוב היסודות.

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

אבל מים מוצקים, שידועים גם כקרח,

is somehow less dense than liquid water.

הם איכשהו פחות צפוף ממים נוזליים.

How's that possible?

איך זה אפשרי?

You already know that every water molecule

אתם כבר יודעים שכל מולקולת מים

is made up of two hydrogen atoms

עשויה משני אטומי מימן

bonded to one oxygen atom.

קשורים לאטום חמצן אחד.

Let's look at a few of the molecules

בואו נביט בכמה מהמולקולות

in a drop of water,

בטיפת מים,

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

ובואו נגיד שהטמפרטורה היא 25 מעלות צלזיוס.

The molecules are bending,

המולקולות מתעקמות,

stretching,

נמתחות,

spinning,

and moving through space.

מסתובבות,

וזזות בחלל.

Now, let's lower the temperature,

עכשיו, נוריד את הטמפרטורה,

which will reduce the amount of kinetic energy

מה שיפחית את כמות האנרגיה הקינטית

each of these molecules has

שיש לכל מולקולה

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

כך שהן יתעקמן, ימתחו, יסתובבו ויזוזו פחות.

And that means that on average,

וזה אומר שבממוצע,

they'll take up less space.

הן יתפסו פחות מקום.

Now, you'd think that as the liquid water

עכשיו, הייתם חושבים שכשמים נוזליים

starts to freeze,

מתחילים לקפוא,

the molecules would just pack together

המולקולות ידחסו יחד

more and more closely,

יותר ויותר צמוד,

but that's not what happens.

אבל זה לא מה שקורה.

Water has a special kind

למים יש סוג מיוחד

of interaction between molecules

של התנהגות בין מולקולות

that most other substances don't have,

שלרוב החומרים האחרים אין,

and it's called a hydrogen bond.

וזה נקרא קשר מימני.

Now, remember that in a covalent bond

עכשיו, אתם זוכרים שבקשר קובלנטי

two electrons are shared,

שני אלקטרונים נחלקים,

usually unequally,

בדרך כלל בדרך לא שווה,

between atoms.

בין אטומים.

In a hydrogen bond,

בקשר מימני,

a hydrogen atom is shared, also unequally,

אטום מימן נחלק, גם באופן לא שווה,

between atoms.

בין אטומים.

One hydrogen bond looks like this.

קשר מימני אחד נראה ככה.

Two look like this.

שניים נראים ככה.

Here's three

הנה שלושה

and four

וארבעה

and five,

וחמישה,

six,

שישה,

seven,

eight,

שבעה,

שמונה,

nine,

ten,

תשעה,

עשרה,

eleven,

twelve,

אחד עשר,

שניים עשר,

I could go on.

ואני יכול להמשיך.

In a single drop of water,

בטיפת מים אחת,

hydrogen bonds form extended networks

קישרי מימן יוצרים רשת מורחבת

between hundreds, thousands, millions,

בין מאות, אלפים, מיליונים,

billions, trillions of molecules,

מיליארדים, טריליונים של מולקולות,

and these bonds are constantly breaking and reforming.

והקשרים האלה נשברים באופן קבוע ונוצרים מחדש.

Now, back to our water as it cools down.

עכשיו, חזרה למים שלנו כשהם מתקררים.

Above 4 degrees Celcius,

מעל 4 מעלות צלזיוס,

the kinetic energy of the water molecules

האנרגיה הקינטית של מולקולות מים

keeps their interactions with each other short.

שומרת על הפעילות בין כל אחת לקצרה.

Hydrogen bonds form and break

קשרי מימן נוצרים ונשברים

like high school relationships,

כמו יחסים בתיכון,

that is to say, quickly.

זה אומר, מהר.

But below 4 degrees,

אבל מתחת ל 4 מעלות,

the kinetic energy of the water molecules

האנרגיה הקינטית של מולקולות המים

starts to fall below the energy

מתחילה ליפול מתחת לאנרגיה

of the hydrogen bonds.

של קשרי המימן.

So, hydrogen bonds form much more frequently

אז, קשרי מימן נוצרים יותר מהר

than they break

משהם נשברים

and beautiful structures start to emerge

ומבנים יפים מתחילים להופיע

from the chaos.

מהכאוס.

This is what solid water, ice,

כך נראים מים מוצקים, קרח,

looks like on the molecular level.

ברמה המולקולרית.

Notice that the ordered, hexagonal structure

שימו לב שמבנה המשושה המסודר

is less dense than the disordered structure

הוא פחות דחוס מהמבנה המבולגן

of liquid water.

של מים נוזליים.

And you know that if an object is less dense

ואתם יודעים שאם אובייקט פחות דחוס

than the fluid it's in,

מהנוזל בו הוא נמצא,

it will float.

הוא יצוף.

So, ice floats on water,

אז, קרח צף על המים,

so what?

אז מה?

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

ובכן, בואו נשקול עולם ללא קרח צף.

The coldest part of the ocean

החלקים הקרים של האוקיינוס

would be the pitch-black ocean floor,

יהיו תחתית האוקיינוס החשוכה לגמרי,

once frozen, always frozen.

פעם קפואה, תמיד קפואה.

Forget lobster rolls

תשכחו מקציצות לובסטר

since crustaceans would lose their habitats,

מאחר וחסרי חוליות יאבדו את אזור המחיה שלהם,

or sushi since kelp forests wouldn't grow.

או סושי מאחר ויערות אצות לא יגדלו.

What would Canadian kids do in winter

מה ילדים קנדים יעשו בחורף

without pond hockey or ice fishing?

בלי הוקי אגמים או דיג בקרח?

And forget James Cameron's Oscar

ותשכחו מהאוסקר של ג'יימס קמרון

because the Titanic totally would have made it.

מפני שהטיטאניק היתה לגמרי מצליחה להגיע.

Say goodbye to the white polar ice caps

תגידו להתראות לכיפות הקרח הקפואות

reflecting sunlight

שמחזירות את אור השמש

that would otherwise bake the planet.

שאחרת היה מבשל את הכוכב.

In fact, forget the oceans as we know them,

למעשה, תשכחו מהאוקיינוסים כמו שאנחנו מכירים אותם,

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

שהם יותר מ 70% מפני הכוכב,

regulate the atmosphere of the whole planet.

שמסדירים את האטמוספירה של כל הפלנטה.

But worst of all,

אבל גרוע מכל,

there would be no iced tea.

לא יהיה אייס תה.

Mmmmm, iced tea.

מממ, אייס תה.