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

Dlaczego lód unosi się na wodzie? - George Zaidan oraz Charles Morton

Tłumaczenie: Jędrzej Pyzik Korekta: Rysia Wand

Water is the liquid of life.

Woda jest płynem życia.

We drink it,

Pijemy ją,

we bathe in it,

kąpiemy się w niej,

we farm,

cook,

uprawiamy rośliny,

gotujemy

and clean with it.

i używamy do czyszczenia.

It's the most abundant molecule in our bodies.

To najliczniej występująca cząsteczka w naszym ciele.

In fact, every life form we know of

Każda ze znanych form życia

would die without it.

umarłaby bez niej.

But most importantly, without water,

Co najważniejsze, bez wody

we wouldn't have

nie mielibyśmy

iced tea.

mrożonej herbaty.

Mmmm, iced tea.

Mniam, mrożona herbata.

Why do these ice cubes float?

Dlaczego kostki lodu unoszą się na wodzie?

If these were cubes of solid argon

Kostki stałej postaci argonu

in a cup of liquid argon,

w kubku płynnego argonu

they would sink.

poszłyby na dno.

And the same goes for most other substances.

Podobnie z większością innych substancji.

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

Ale woda w stanie stałym, czyli lód,

is somehow less dense than liquid water.

ma jakoś mniejszą gęstość niż płynna woda.

How's that possible?

Jak to możliwe?

You already know that every water molecule

Już na pewno wiesz, że cząsteczka wody

is made up of two hydrogen atoms

składa się z dwóch atomów wodoru,

bonded to one oxygen atom.

połączonych z jednym atomem tlenu.

Let's look at a few of the molecules

Spójrzmy na kilka takich cząsteczek

in a drop of water,

w kropli wody

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

przy temperaturze 25 stopni Celsjusza.

The molecules are bending,

Cząsteczki się wyginają,

stretching,

rozciągają,

spinning,

and moving through space.

obracają,

i poruszają w przestrzeni.

Now, let's lower the temperature,

Teraz obniżmy temperaturę,

which will reduce the amount of kinetic energy

co zmniejszy ilość energii kinetycznej

each of these molecules has

każdej z tych cząsteczek,

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

więc będą się mniej wyginały, rozciągały, obracały i poruszały.

And that means that on average,

To znaczy, że średnio

they'll take up less space.

powinny zabierać mniej miejsca.

Now, you'd think that as the liquid water

Zdawałoby się, że gdy płynna woda

starts to freeze,

zaczyna zamarzać,

the molecules would just pack together

to cząsteczki będą się skupiać

more and more closely,

coraz ciaśniej i ciaśniej.

but that's not what happens.

Ale dzieje się coś zupełnie innego.

Water has a special kind

Woda ma jedyny w swoim rodzaju

of interaction between molecules

sposób oddziaływań miedzy cząsteczkami,

that most other substances don't have,

którego większość substancji nie posiada.

and it's called a hydrogen bond.

Nazywamy to wiązaniem wodorowym.

Now, remember that in a covalent bond

W wiązaniu kowalencyjnym

two electrons are shared,

dwa elektrony są dzielone,

usually unequally,

zwykle nierówno,

between atoms.

między dwoma atomami.

In a hydrogen bond,

W wiązaniu wodorowym,

a hydrogen atom is shared, also unequally,

atom wodoru jest dzielony, także nierówno,

between atoms.

między atomami.

One hydrogen bond looks like this.

Jedno wiązanie wodorowe wygląda tak.

Two look like this.

Dwa wyglądają tak.

Here's three

I tutaj trzecie

and four

i czwarte

and five,

i piąte,

six,

szóste,

seven,

eight,

siódme,

ósme,

nine,

ten,

dziewiąte,

dziesiąte,

eleven,

twelve,

jedenaste,

dwunaste...

I could go on.

Mógłbym tak w nieskończoność.

In a single drop of water,

W jednej kropli wody

hydrogen bonds form extended networks

wiązania wodorowe formują rozległe sieci

between hundreds, thousands, millions,

między setkami, tysiącami, milionami,

billions, trillions of molecules,

miliardami, bilionami cząsteczek,

and these bonds are constantly breaking and reforming.

i te wiązania ciągle się rozrywają i odnawiają.

Now, back to our water as it cools down.

Wróćmy teraz do stygnącej wody.

Above 4 degrees Celcius,

Powyżej 4 stopni Celsjusza

the kinetic energy of the water molecules

energia kinetyczna cząsteczek wody

keeps their interactions with each other short.

zachowuje bliski kontakt między cząsteczkami.

Hydrogen bonds form and break

Wiązania wodorowe tworzą się i rozpadają

like high school relationships,

jak związki licealistów,

that is to say, quickly.

innymi słowy - szybko.

But below 4 degrees,

Natomiast poniżej 4 stopni,

the kinetic energy of the water molecules

energia kinetyczna cząsteczek wody

starts to fall below the energy

zaczyna spadać poniżej energii

of the hydrogen bonds.

wiązań wodorowych.

So, hydrogen bonds form much more frequently

Wiązania wodorowe tworzą się częściej,

than they break

niż się rozpadają,

and beautiful structures start to emerge

i piękne struktury zaczynają się wyłaniać

from the chaos.

z chaosu.

This is what solid water, ice,

Oto woda w stanie stałym, czyli lód,

looks like on the molecular level.

na poziomie cząsteczkowym.

Notice that the ordered, hexagonal structure

Uporządkowana struktura heksagonalna

is less dense than the disordered structure

jest mniej gęsta niż nieuporządkowana struktura

of liquid water.

ciekłej wody.

And you know that if an object is less dense

Wiadomo, że jeśli obiekt ma mniejszą gęstość

than the fluid it's in,

niż ciecz, w której się znajduje,

it will float.

to będzie się na niej unosił.

So, ice floats on water,

Zatem lód unosi się na wodzie,

so what?

i co z tego?

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

Wyobraźmy sobie świat bez dryfującego lodu.

The coldest part of the ocean

Najzimniejsza część oceanu

would be the pitch-black ocean floor,

znajdowałaby się na ciemnym dnie oceanu,

once frozen, always frozen.

raz zamarznięta już by nie rozmarzła.

Forget lobster rolls

Zapomnij o bułce z homarem,

since crustaceans would lose their habitats,

bo wszystkie skorupiaki straciłby naturalne siedliska,

or sushi since kelp forests wouldn't grow.

albo o sushi, bo lasy wodorostów by nie wyrosły.

What would Canadian kids do in winter

Co robiłyby kanadyjskie dzieci zimą

without pond hockey or ice fishing?

bez hokeja na zamarzniętych jeziorach albo wędkarstwa z przerębla?

And forget James Cameron's Oscar

Zapomnij o Oskarze Jamesa Camerona,

because the Titanic totally would have made it.

bo Titanic spokojnie by przepłynął.

Say goodbye to the white polar ice caps

Pożegnaj się z białymi polarnymi lodowcami,

reflecting sunlight

odbijającymi promienie słoneczne,

that would otherwise bake the planet.

które usmażyłyby naszą planetę.

In fact, forget the oceans as we know them,

Zapomnij o oceanach w znanej nam formie,

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

które zajmują ponad 70% powierzchni Ziemi,

regulate the atmosphere of the whole planet.

regulując atmosferę całej planety.

But worst of all,

Najgorsze w tym jest to,

there would be no iced tea.

że nie byłoby mrożonej herbaty.

Mmmmm, iced tea.

Mniam, mrożona herbata.