Hai mai riempito un vassoio di cubetti di ghiaccio vecchio stile solo verso l’alto la sera, solo per estrarre un vassoio pieno di cubetti sporgenti al mattino? La maggior parte delle sostanze si restringono come cambiano da liquido a solido, le loro molecole imballaggio più densamente insieme. Ma l’acqua è strana; in realtà diventa meno densa . . . ed è per questo che i cubi galleggiano in cima al tuo tè freddo, piuttosto che sdraiarsi sul fondo del bicchiere., Se l’acqua solida non fosse meno densa dell’H2O liquido, non ci sarebbero iceberg e laghi ricoperti di ghiaccio, con pesci e altre creature riparate nell’acqua isolata sottostante. Se l’acqua si congelasse dal basso verso l’alto, gran parte della vita della Terra sarebbe impossibile. Cosa rende l’acqua così speciale? Alla normale pressione atmosferica, la materia si comporta in modo prevedibile al variare della sua temperatura. Le molecole volano a parte in un gas quando riscaldato, condensano in un liquido che scorre quando raffreddato e si restringono in un solido congelato quando raffreddato ancora ulteriormente., I cambiamenti di stato seguono i cambiamenti di energia – da alta energia a malapena jiggling. Quando l’acqua liquida bolle a 212 gradi, si espande in un gas (vapore) e galleggia via. Ma l’acqua si espande anche quando si congela. Acqua agghiacciante fa un restringimento lento come il suo movimento interno diminuisce. Ma a 39 gradi, un pacco d’acqua inverte la rotta, il suo volume aumenta lentamente man mano che si raffredda ulteriormente. Quando l’acqua si congela solida, a 32 gradi, si espande drammaticamente. Il comportamento strano è il risultato della forma di una molecola d’acqua e di come le molecole si legano., Ogni molecola d’acqua è costituita da due atomi di idrogeno legati a un atomo di ossigeno (H2O). Le estremità leggermente caricate della molecola H2O attraggono le estremità caricate in modo opposto di altre molecole d’acqua. Nell’acqua liquida, questi” legami idrogeno ” si formano, si rompono e si riformano. Ma di 39 gradi, le molecole hanno formato legami più stabili. E a 32 gradi, le molecole d’acqua si sono collegate in reticoli cristallini (esagonali). A differenza delle molecole che scivolano nel vassoio del cubetto di ghiaccio appena riempito, le molecole nel ghiaccio solido sono tenute rigidamente separate, con uno spazio vuoto al centro di ciascun reticolo., Questo spazio extra è la ragione per cui un pacco di acqua è circa il 9 per cento più grande quando congelato solido. (E perché 100 tazze di acqua fanno quasi 110 tazze di ghiaccio.) Ma l’espansione di ice ha un lato oscuro. In un gelo di tarda primavera, le cellule vegetali possono scoppiare mentre la loro acqua si trasforma in ghiaccio, uccidendo frutta e fiori. All’interno, se il calore si spegne, l’acqua può congelare nel sistema idraulico di un edificio, scoppiando tubi in ghisa come se fossero di plastica a buon mercato. Gli scienziati dicono che la forza dell’acqua in espansione dipende dalla forma esatta che il ghiaccio assume mentre si congela., Ma alcuni stimano che il congelamento dell’acqua in un tubo può esercitare una forza di circa 3.625 libbre per pollice quadrato. In determinate condizioni, la pressione del ghiaccio in espansione può salire a 100.000 psi. Ecco perché il congelamento dell’acqua in fessure e fessure può facilmente rompere i massi.