Pourquoi les glaçons flottent-ils dans l’eau ?

Un glaçon flotte parce que la glace est moins dense que l’eau liquide. Autrement dit, à volume égal, la glace “pèse” moins que l’eau. Cette différence vient d’une particularité de l’eau quand elle gèle.

Flotter, c’est une histoire de densité

Dans un liquide, un objet flotte si sa densité est plus faible que celle du liquide. S’il est plus dense, il coule. La densité dépend de la masse et du volume : plus une même masse occupe de volume, plus la densité diminue.

Un glaçon prend plus de place que la même quantité d’eau sous forme liquide. Il devient donc moins dense, ce qui le fait flotter.

Pourquoi la glace prend-elle plus de place ?

Quand l’eau refroidit et se transforme en glace, ses molécules s’organisent en un réseau très structuré. Ce réseau laisse davantage d’espace “vide” entre les molécules que dans l’eau liquide, où elles sont plus proches et plus mobiles.

Résultat : à quantité égale, la glace occupe un volume plus grand que l’eau liquide. C’est pour cela que l’eau se dilate en gelant.

Ce qui se passe exactement dans un verre

Un glaçon plongé dans l’eau subit deux effets opposés :

• son poids le tire vers le bas ;
• la poussée exercée par l’eau (poussée d’Archimède) le pousse vers le haut.

Comme la glace est moins dense, la poussée vers le haut suffit à le maintenir à la surface. Le glaçon s’enfonce seulement jusqu’à déplacer une quantité d’eau dont le poids égale le sien. C’est pourquoi une partie du glaçon reste au-dessus de l’eau.

Pourquoi l’eau est “spéciale” par rapport à beaucoup d’autres liquides

Dans beaucoup de substances, l’état solide est plus dense que l’état liquide : le solide coule dans son propre liquide. L’eau fait partie des exceptions importantes : sa structure solide est plus “aérée”, donc moins dense.

C’est aussi pour cela que la glace se forme en surface sur un lac : elle flotte et crée une couche isolante, tandis que l’eau en dessous reste liquide plus facilement.

À retenir

• Un glaçon flotte parce que la glace est moins dense que l’eau liquide.
• En gelant, l’eau se dilate : la glace occupe plus de volume pour la même masse.
• Cette dilatation vient de l’organisation des molécules d’eau en un réseau qui laisse plus d’espace.