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

ทำไมน้ำแข็งจึงลอยน้ำได้ จอร์ช ไซดาน (George Zaidan) และ ชาร์ล มอร์ตัน (Charles Morton)

Translator: Rawee Ma Reviewer: Kelwalin Dhanasarnsombut

Water is the liquid of life.

น้ำคือของเหลวแห่งชีวิต

We drink it,

เราดื่มมัน

we bathe in it,

เราอาบมัน

we farm,

cook,

เราใช้มันทำการเกษตร

เราหุงต้ม

and clean with it.

เราทำความสะอาดโดยใช้มัน

It's the most abundant molecule in our bodies.

มันคือโมเลกุลที่พบได้มากที่สุดในร่างกายคนเรา

In fact, every life form we know of

อันที่จริง ทุกชีวิตที่เรารู้

would die without it.

จะตายถ้าขาดมัน

But most importantly, without water,

แต่ที่สำคัญ ถ้าขาดน้ำแล้ว

we wouldn't have

เราจะไม่มี

iced tea.

ชาเย็น

Mmmm, iced tea.

อืมมมม ชาเย็น

Why do these ice cubes float?

ทำไมก้อนน้ำแข็งจึงลอยได้

If these were cubes of solid argon

ถ้ามีอาร์กอนที่เป็นก้อนแข็ง

in a cup of liquid argon,

ในแก้วที่บรรจุอาร์กอนเหลว

they would sink.

พวกมันจะจมลง

And the same goes for most other substances.

และมันจะเป็นเช่นนี้กับสสารอื่นๆ เป็นส่วนใหญ่

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

แต่ น้ำที่เป็นของแข็ง หรือที่รู้จักกันว่า นำ้แข็ง

is somehow less dense than liquid water.

มันกลับมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำที่เป็นของเหลว

How's that possible?

มันเป็นเช่นนั้นได้อย่างไร

You already know that every water molecule

คุณรู้แล้วว่า คือทุกโมเลกุลของน้ำ

is made up of two hydrogen atoms

ประกอบขึ้นจากไฮโดรเจนสองอะตอม

bonded to one oxygen atom.

ที่เกิดพันธะกับออกซิเจนหนึ่งอะตอม

Let's look at a few of the molecules

ลองดูโมเลกุลจำนวนหนึ่ง

in a drop of water,

ในหยดน้ำ

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

และสมมติว่าอุณหภูมิคือ 25 องศาเซลเซียส

The molecules are bending,

โมเลกุลงอ

stretching,

ยืดตัว

spinning,

and moving through space.

หมุน

และเคลื่อนที่ผ่านช่องว่าง

Now, let's lower the temperature,

ตอนนี้ ลองลดอุณหภูมิลง

which will reduce the amount of kinetic energy

ซึ่งจะลดพลังงานจลน์จำนวนหนึ่ง

each of these molecules has

ที่แต่ละโมเลกุลมีอยู่

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

ฉะนั้นพวกมันจะงอ ยืดตัว หมุน และเคลื่อนที่ช้าลง

And that means that on average,

และโดยเฉลี่ยแล้ว

they'll take up less space.

มันจะใช้พื้นที่ลดลง

Now, you'd think that as the liquid water

ตอนนี้ คุณอาจคิดว่า ในขณะที่น้ำที่เป็นของเหลว

starts to freeze,

เริ่มกำลังจะแข็งตัว

the molecules would just pack together

โมเลกุลจะรวมตัวเข้าด้วยกัน

more and more closely,

ใกล้ชิดมากขึ้นๆ

but that's not what happens.

แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้น

Water has a special kind

น้ำมีลักษณะพิเศษ

of interaction between molecules

ของการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

that most other substances don't have,

ที่สสารประเภทอื่นไม่มี

and it's called a hydrogen bond.

และมันถูกเรียกว่า พันธะไฮโดรเจน

Now, remember that in a covalent bond

จำไว้ว่า ในพันธะโควาเลนท์

two electrons are shared,

อิเล็คตรอนที่แยกสองตัวถูกใช้ร่วมกัน

usually unequally,

โดยปกติแล้วอย่างไม่เท่าเทียมกัน

between atoms.

ระหว่างอะตอม

In a hydrogen bond,

ในพันธะไฮโดรเจน

a hydrogen atom is shared, also unequally,

อะตอมไฮโดรเจนแต่ละตัวถูกใช้ร่วมกัน อย่างไม่เท่าเทียมกัน

between atoms.

ระหว่างอะตอม

One hydrogen bond looks like this.

พันธะไฮโดรเจนหนึ่งตำแหน่งมีหน้าตาดังนี้

Two look like this.

สองพันธะจะเป็นแบบนี้

Here's three

ทีนี้สาม

and four

และสี่

and five,

และห้า

six,

หก

seven,

eight,

เจ็ด

แปด

nine,

ten,

เก้า

สิบ

eleven,

twelve,

สิบเอ็ด

สิบสอง

I could go on.

และนับต่อไปได้เรื่อยๆ

In a single drop of water,

ในน้ำหนึ่งหยด

hydrogen bonds form extended networks

พันธะไฮโดรเจนสร้างรูปแบบเครือข่ายขยายออกไป

between hundreds, thousands, millions,

ระหว่างหลายร้อย หลายพัน หลายล้าน

billions, trillions of molecules,

หลายพันล้าน หลายล้านล้าน โมเลกุล

and these bonds are constantly breaking and reforming.

พันธะเหล่านี้จะแยกตัวแล้วรวมตัวกันใหม่เสมอๆ

Now, back to our water as it cools down.

ตอนนี้ กลับไปที่น้ำที่เร่ิมเย็นตัวลงของเรา

Above 4 degrees Celcius,

ตรงเหนือ 4 องศาเซลเซียส

the kinetic energy of the water molecules

พลังงานจลน์ของโมเลกุลน้ำ

keeps their interactions with each other short.

มีปฏิสัมพันธ์สั้นๆ ระหว่างกัน

Hydrogen bonds form and break

พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นและแยกออก

like high school relationships,

เหมือนความสัมพันธ์กับแฟนสมัยมัธยมปลาย

that is to say, quickly.

อย่างที่บอก มันเร็วมาก

But below 4 degrees,

แต่ใต้ 4 องศาเซลเซียส

the kinetic energy of the water molecules

พลังงานจลน์ของโมเลกุลของน้ำ

starts to fall below the energy

เริ่มที่จะลดลงจนต่ำกว่า

of the hydrogen bonds.

พลังงานของพันธะไฮโดรเจน

So, hydrogen bonds form much more frequently

ดังนั้น พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นถึ่กว่าเดิม

than they break

แล้วก็แยกกัน

and beautiful structures start to emerge

และโครงสร้างที่งดงามก็เร่ิมจะปรากฏ

from the chaos.

จากความวุ่นวาย

This is what solid water, ice,

นี่คือสภาพของน้ำที่เป็นของแข็ง หรือน้ำแข็ง

looks like on the molecular level.

เมื่อดูในระดับโมเลกุล

Notice that the ordered, hexagonal structure

สังเกตการจัดระเบียบ โครงสร้างรูปหกเหลี่ยม

is less dense than the disordered structure

มีความหนาแน่นน้อยกว่าโครงสร้างที่ไร้ระเบียบ

of liquid water.

ของนำ้ที่เป็นของเหลว

And you know that if an object is less dense

และคุณก็รู้ว่าถ้าวัตถุมีความหนาแน่นน้อยกว่า

than the fluid it's in,

ของเหลวที่มันอยู่

it will float.

มันจะลอยได้

So, ice floats on water,

ฉะนั้น นำ้แข็งลอยน้ำ

so what?

แล้วอย่างไรกันล่ะ

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

ลองคิดดูถึงโลกที่ไม่มีก้อนนำ้แข็งลอยได้

The coldest part of the ocean

ที่หนาวเย็นที่สุดในทะเล

would be the pitch-black ocean floor,

คงจะมีก้นทะเลสีดำสนิท

once frozen, always frozen.

เมื่อมันจับตัวแข็ง ก็จะแข็งตลอดไป

Forget lobster rolls

ลืมเรื่องโรลกุ้งมังกรไปได้เลย

since crustaceans would lose their habitats,

เพราะว่าสัตว์ประเภทกุ้งปูจะสูญเสียที่อยู่อาศัย

or sushi since kelp forests wouldn't grow.

ซูชิก็คงไม่ต้องพูดถึง เพราะว่าป่าเคลป์ก็โตไม่ได้

What would Canadian kids do in winter

แล้วเด็กชาวแคนนาดาจะทำอะไรในฤดูหนาว

without pond hockey or ice fishing?

ถ้าไม่ได้เล่นฮอกกี้หรือตกปลาในทะเลสาบแข็ง

And forget James Cameron's Oscar

ลืมรางวัลออสก้าของ เจมส์ คาร์เมรอน ไปได้เลย

because the Titanic totally would have made it.

เพราะไททานิคก็คงจะรอดจากก้อนน้ำแข็ง

Say goodbye to the white polar ice caps

บอกลาหิมะขาวที่ปกคลุมขั้วโลกเหนือ

reflecting sunlight

ที่สะท้อนแสงแดด

that would otherwise bake the planet.

ที่อาจหลอมละลายโลกเราแทน

In fact, forget the oceans as we know them,

อันที่จริง ลืมเรื่องมหาสมุทรที่เคยเรียนมาได้เลย

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

ซึ่งมันปกคลุมพื้นผิวโลกมากกว่า 70%

regulate the atmosphere of the whole planet.

ช่วยควบคุมชั้นบรรยากาศของทั้งโลก

But worst of all,

แต่ที่เลวร้ายที่สุด

there would be no iced tea.

มันจะไม่น้ำเย็นอีกต่อไป

Mmmmm, iced tea.

อืมมมมม ชาเย็น