Su neden donunca genleşir?
Suyun normal basınçta oluşan buz hâli, aynı miktardaki sıvı sudan daha büyük hacim kaplar. Bunun temelinde hidrojen bağlarının düzenlediği açık kristal yapı bulunur. Yoğunluğun azalması buzun sıvı su üzerinde yüzmesini sağlar.
Moleküler düzenin değişmesi
Sıvı suda hidrojen bağları sürekli yeniden düzenlenir ve moleküller daha yakın yerleşebilir. Donma sırasında oluşan düzenli yapı ortalama aralıkları artırır. Sıvı suyun yoğunluğu yaklaşık 4 °C civarında en yüksek değerine ulaşır; bu noktanın altında soğutma yoğunluğu azaltır. Bu davranış bütün maddeler için geçerli değildir ve farklı basınçlarda oluşan buz türleri aynı yoğunluk özelliklerini göstermeyebilir.
Doğadaki ve yapılardaki sonuçlar
Göllerin yüzeyden donması, altta sıvı suyun kalmasına yardımcı olur; buz örtüsü ısı aktarımını da azaltır. Kapalı borulardaki donma, genleşme ve basınç artışı nedeniyle hasar yaratabilir. Kayaların çatlaklarındaki suyun donma-çözülme döngüleri fiziksel ayrışmaya katkı sağlar. Tuzlar donma sıcaklığını değiştirebilir; deniz suyu saf suyla aynı sıcaklıkta donmaz. Bu nedenle gözlem yorumunda saflık, basınç ve sıcaklık birlikte dikkate alınmalıdır.