Pourquoi la glace flotte sur l'eau ?

• L'eau est un fluide qui a des liaisons hydrogène liant chacune de ses molécules constitutives, composées de deux hydrogènes et d'un oxygène. Lorsque l'eau est à l'état liquide, les molécules sont étroitement liées entre elles grâce à la température ambiante qui leur fournit de l'énergie cinétique. Mais lorsque l'eau se refroidit et gèle à 0 °C, chaque molécule d'eau s'éloigne par manque d'énergie cinétique, ou de température, laissant apparaître un réseau plus serré entre les molécules d'eau.
• Lors du processus de congélation, on se rend facilement compte que l'eau gagne en volume, ce qui est une claire indication du changement d'état de l'eau et de sa densité.
• C'est en raison du changement d'état de l'eau que la glace et l'eau ont des densités différentes, la glace étant moins dense que l'eau, ce qui explique qu'elle flotte. La glace a une densité d'environ 916,8 kg/m³ et l'eau a une densité de 1 kg/m3. L'eau est l'une des rares à avoir la capacité d'être moins dense à l'état liquide qu'à l'état solide, démontrant une fois de plus l'étonnant équilibre qui existe sur notre planète.
• C'est grâce au phénomène de flottabilité de la glace que la vie est possible dans les couches inférieures des plans d'eau, car seule la surface gèle, mais les zones inférieures ne sont pas gelées. Ainsi, les poissons peuvent survivre en hiver même lorsque les lacs sont gelés.
• Cela nous amène à un autre avantage important de la glace flottante : elle forme un film relativement isolant contre le froid extérieur. La partie extérieure en contact avec l'atmosphère gèle, mais la partie inférieure reste isolée et liquide avec un gradient de températures et donc de densités. Dans les lacs, on constate que le point le plus bas se situe toujours à 4 °C, car c'est à cette température que la densité de l'eau est maximale.

Bien que dans la plupart des cas, la glace ne coule pas dans l'eau, il existe quand même des types de glace qui coulent. Maintenant que nous savons que la densité détermine si la glace flotte ou non, nous savons que la glace coule dans l'eau parce qu'elle a une densité plus élevée que l'eau. La glace qui coule n'est pas courante dans les environnements naturels, mais il en existe plusieurs types que nous allons maintenant vous présenter.

Comme la glace est un solide, et contrairement à l'eau qui est un fluide, la glace doit être disposée de manière ordonnée. Mais cette disposition n'est pas toujours la même, sinon que sa quantité de côtés sera déterminée par des facteurs externes comme la température et la pression.

Sous les pressions habituelles

• Glace Ih : les cristaux qui la composent sont hexagonaux et c'est le type de glace le plus répandu sur terre. Sa densité est de 916,8 kg/m³.
• Glace Ic : de forme cubique, elle a une densité de 900 kg/m³. Elle représente une petite partie de la glace sur terre. Elle apparaît lorsque la vapeur atteint une température inférieure à -130 °C, souvent dans la troposphère.

Ce sont les seuls types de glaces qui existent de manière naturelle. Ces glaces ont une densité inférieure à celle de l'eau et les deux types flottent sur l'eau.

Sous les pressions artificielles

• Glace II : elle a une forme orthorhombique centrée, elle se forme à basse température et sa densité est de 1200 kg/m³.
• Glace III : ses cristaux sont tétragonaux, ils se forment à basse température et leur densité est de 1100 kg/m³.
• Glace V : de forme monoclinique à base centrée, elle se forme à haute pression et à basse température et sa densité est de 1200 kg/m³.
• Glace VI : les cristaux sont également tétragonaux, mais ils se forment à haute pression et à basse température, ce qui donne une densité de 1300 kg/m³.
• Glace VII : les cristaux sont cubiques simples et se forment à température et pression élevées, avec une densité de 1700 kg/m³.
• Glace VIII : la forme est tétragonale centrée, elle se forme à haute pression, avec une densité de 1600 kg/m³.
• Glace IX : elle est tétragonale et se forme à haute pression, avec une densité de 1200 kg/m³.
• Glace XII : elle est également tétragonale, mais en plus de nécessiter une pression élevée, elle nécessite une basse température, pour se former avec une densité d'environ 1300 kg/m³.

Ces types de glace ne se créent pas de manière naturelle, mais leur classification existe grâce aux résultats d'expériences de laboratoire. Tous les types de glace ci-dessus ne flottent pas sur l'eau.

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