冰為什麼會浮在水上？

琥珀放進杯子裡的冰，沒有沉下去，而是輕飄飄地浮著呢。看起來理所當然，其實是件很奇妙的事喔。

30秒看懂答案

答案就在水分子的排列方式裡。

冰會浮在水上，是因為用同樣體積來比，冰比水輕。水結冰時，分子會像手牽手一樣排得很整齊，形成空隙很多的形狀。所以水結冰後體積會增加約9%，變得比水輕而浮起來。大多數物質都是固體比較重，所以水有著很特別的性質。

通常固體比較重

大多數物質從液體變成固體時，分子會緊緊擠在一起，同樣體積的重量（密度）會變大。但水卻相反。根據美國地質調查所（USGS）的說明，水結冰後密度會減少約9%。所以杯子裡的冰和海上的冰山都不會沉下去，而是浮起來。

水分子和旁邊的分子之間，靠著一種叫做「氫鍵」的微弱連結互相吸引。變成冰時，這種連結會讓分子排成像六角形網子一樣的整齊形狀，並固定成空隙很多的樣子。液態的水分子會到處移動、擠進空隙，所以同樣的量，體積會比較小。

圖：液態水和冰的分子排列方式

分子的數量和形狀經過簡化，方便理解。

琥珀凝固後反而變輕，水還真是有點與眾不同呢。

根據USGS的說明，冰的密度大約是水的90%。所以浮著的冰只有大約10%露出水面，剩下的大部分都沉在水裡。不過，如果冰裡有氣泡，這個比例會稍微改變。

水在大約4℃時最重。冬天湖水變冷時，4℃左右的重水會沉到底部，比它更冷、更輕的水和冰則聚集在上方。水面上結的冰像蓋子一樣，讓下面的水不容易結冰。如果冰是會沉下去的，湖水可能會從底部開始結冰。