Pourquoi la glace flotte-t-elle ?

Pourquoi la glace flotte-t-elle ? - 4.2 out of 5 based on 43 votes
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réponse simple

Réponse simple :

Pour la majorité des matériaux, le solide est plus lourd que le liquide.

L'eau est un cas particulier : lorsqu'elle gèle, ses molécules s'espacent progressivement et forment un large réseau cristallin1.

Les ponts hydrogène fige les molécules
Les liaisons intermoléculaires figent la structure de la glace (source)

Comme il y a moins de particules dans un même volume, cette structure est moins dense que sa phase liquide2.

 

L'eau est plus dense que la glace
L'eau (droite) est plus dense que la glace (gauche) (source)

A volume égal, la glace est donc moins lourde que l'eau, c'est la raison pour laquelle elle flotte.

 

La glace est moins dense que l'eau, c'est pourquoi elle flotte
La glace flotte sur l'eau

réponse avancée

Réponse avancée :

Les molécules d'eau sont polaires et liées entre elles par des ponts hydrogène3.

Liaison hydrogène entre deux molécules d'eau
Des liaisons hydrogènes se forment entre des dipôles des molécules d'eau (source)

Chaque particule peut posséder jusqu'à quatre liaisons avec ses voisines, formant ainsi une structure tétraédrique4.

 Liaisons intermoléculaires dans l'eau
Une molécule d'eau possède 4 charges partielles (source)

Dans les conditions standards, ces liaisons intermoléculaires, vingt fois plus faibles que les liaisons covalentes, ne cessent de se défaire et de se reformer au cours de l'agitation thermiques des particules1.

Lorsque la température décroit, il arrive un moment où l'énergie cinétique des molécules est insuffisante pour que ces ponts hydrogènes se brisent. Elles sont alors retenues par ces liaisons et se figent en un vaste réseau cristallin appelé glace1.

Les différents états de la matière
L'eau se rigidifie et se cristallise en gelant (source)

Les ponts hydrogène fige les molécules
La disposition des molécules laisse de larges espaces (source)

Comme les molécules sont maintenues espacées, la structure globale gagne 10 % de volume par rapport à l'eau liquide pour une même quantité de matière5.

 

L'eau est plus dense que la glace
L'eau (droite) est plus dense que la glace (gauche) (source)

La glace est donc moins dense que l'eau, c'est pourquoi elle flotte.

 

La glace est moins dense que l'eau, c'est pourquoi elle flotte
La glace flotte sur l'eau

Commentaires   

+2 #2 intrascience 07-04-2013 21:01
Citation en provenance du commentaire précédent de Lefebvre :
La glace n'est pas moins lourde que l'eau (dernier paragraphe). Pour une même quantité d'eau glacé et non glacé, le poids est le même. La glace est moins dense que l'eau, donc elle flotte.

Bonjour,
Pour lever cette imprécision, j'ai également rajouté "A volume égal" au début de ce paragraphe.

Salutations.
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-2 #1 Lefebvre 07-04-2013 18:45
La glace n'est pas moins lourde que l'eau (dernier paragraphe). Pour une même quantité d'eau glacé et non glacé, le poids est le même. La glace est moins dense que l'eau, donc elle flotte.
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