El agua congela de arriba hacía abajo

Lo hemos visto aunque no hayamos pensado en ello. Los lagos y ríos se congelan en su superficie y de arriba hacía abajo, lo damos por hecho y hasta sabemos que, en las bebidas, el hielo flota. No siempre nos sentamos a pensar en ello, pero es de vital importancia ambas situaciones para la vida. No es claro, pero así es, que la extracción de calor viene del medio, así que si lo vemos bien, es natural que se congele la superficie del agua, pues un ambiente frío, demos el ejemplo de -3° Celsius, contra una masa de agua superficial a 1° Celsius; por ley termodinámica, dos objetos en contacto alcanzarán la misma temperatura luego de un tiempo t y tal energía irá del objeto más caliente al más frío, por lo que, si asumimos que el agua se enfría por que el ambiente se enfría, la energía provendrá de la superficie y no del fondo. Resulta natural que se congele primero la parte superior. En cuanto a que, por intuición, el hielo es más pesado que el agua, esta capa resultante debería hundirse y aplastar en su camino toda forma de vida y aislar la rica comida en dicha superficie ─fondo marino─ pero no es lo que vemos. Si calculamos la densidad observaremos que el hielo es menos denso en un 9% que el agua y con eso es más que suficiente para explicar porque el hielo flota, pero eso no explica porque tal sólido es menos denso. Lo que sabemos es que los enlaces de hidrógeno se forman y se rompen constantemente en el agua líquida desordenadamente, pero que en el agua sólida, tales enlaces forman cadenas hexagonales muy ordenadas con agujeros que, en vez de aumentar la densidad, la disminuyen porque ocupan más espacio que el agua líquida.

Cubitos:
a. El hielo flota por ser menos denso que el agua, al enfriarse en el punto de congelación las moléculas se organizan formando retículos que no forman en estado líquido, ocupando más espacio y disminuyendo su densidad.
b. La dirección del flujo de energía es del océano al ambiente, por lo que no es raro que se congele primero la superficie. Esto aísla  los peces con su comida en un ambiente relativamente cálido comparado con el exterior.
c. Además del agua, el silicio, galio, germanio y bismuto, también muestran la propiedad de expandirse al congelarse.
d. Sin tal propiedad no existirían los polos porque el hielo estaría sumergido y el Titanic seguiría navegando o en algún museo marítimo.