Proč jezera v zimě nezamrzají až na dno?

Jezero v zimě nepromrzá až na dno díky specifickým vlastnostem vody.

Molekula vody (H₂O) ve struktuře ledu vytváří uspořádanou krystalickou mřížku. Vzdálenost mezi molekulami v ledu je větší než vzdálenost mezi molekulami v kapalné vodě.

Hustota vody se mění v závislosti na teplotě. Maximální hustoty voda dosahuje při teplotě přibližně 3,7 °C. Při nižších teplotách se hustota vody snižuje a voda se rozpíná.

• Led, který má nižší hustotu než kapalná voda, vyplavuje na povrch.
• Vznikající ledová krusta izoluje vodu pod ledem od chladného vzduchu a brání jejímu dalšímu zamrzání.
• Teplota vody pod ledem zůstává nad 0 °C, což zamezuje jejímu zamrznutí.

Proč voda nezamrzá pod silnou vrstvou ledu – jednoduché vysvětlení?

Termoregulace vodních ploch způsobuje, že pod silnou vrstvou ledu nedochází k podmínkám pro zamrznutí vody:

• Hustota vody přímo závisí na její teplotě. Teplá voda s vyšší hustotou klesá ke dnu. Studená voda s nižší hustotou stoupá k povrchu a vytváří pod ledem vrstvu s teplotním gradientem.
• U povrchu ledu je teplota vody minimální a blíží se 0 °C. Při dalším ochlazování dochází ke krystalizaci vody a tvorbě ledu. Nicméně, když se krystalizující voda pohybuje dolů, setkává se s teplejšími a hustšími vrstvami, které zpomalují a brání jejímu dalšímu zamrzání.
• Konvekční proudy ve vodní ploše zajišťují neustálý pohyb vody, což také brání tvorbě ledu pod již existující vrstvou. Teplá voda z hlubin stoupá k povrchu a studená voda klesá, čímž se vyrovnává teplota a zpomalují se procesy zamrzání.

Která voda zmrzne rychleji?

Na rozdíl od intuice zmrzne horká voda rychleji. Je to způsobeno tím, že:

• Horká voda má větší tepelnou kapacitu, a proto potřebuje více času na ochlazení.
• Když se horká voda ochlazuje, vytváří kapičky páry, které slouží jako centra krystalizace.

Proč voda nezamrzá pod silnou vrstvou ledu a proč je tvrzení „kožich hřeje“ nepřesné?

Led působí jako bariéra: Když je povrch vody pokryt ledem, vytváří izolační vrstvu, která brání dalšímu zamrzání v hloubce.

Nepřesnost o kožichu: Kožich není zdrojem tepla, ale pouze udržuje teplo produkované tělem.

Která voda lépe zamrzá?

Ze dvou nádob s vodou, studenou a horkou, v mrazničce zmrzne rychleji horká voda. Důkazem je například fakt, že při silném mrazu zamrzají otevřené potrubí s horkou vodou rychleji než studená.