Мы уже упомянули, что вода при замерзании расширяется на 10% своего первоначального объема. Это расширение происходит с такой силой, что даже крепкие железные сосуды легко могут лопнуть.
При помощи следующего опыта это можно очень легко обнаружить.
Наполним доверху водой небольшой стальной цилиндр (рис. 40) с полостью А и шестиугольной головкой В. На открытом конце цилиндра, в углублении, вставлена пластинка С из тонкой листовой меди. На пластинке лежит крепкое металлическое кольцо, через которое передается давление от шестиугольной гайки Е, навинчивающейся на цилиндр. У гайки есть отверстие, равное отверстию кольца, так что середина наружной поверхности медной пластинки видна через кольцо и гайку. Гайка крепко прижимает пластинку к цилиндру и герметически закрывает полость А. Весь прибор помещаем в охлаждающую смесь, уже описанную выше, так чтобы сверху был виден только открытый конец цилиндра.
Рис.40. Прибор для наблюдения взрыва при замерзании воды
Вскоре цилиндр и вода внутри его охлаждаются до температуры замерзания и даже ниже. Вода стремится замерзнуть, но для этого необходим больший объем. Однако при данных условиях вода не имеет его и, следовательно, не может замерзнуть. Вследствие охлаждения молекулы стремятся расположиться в другом, новом порядке и все с возрастающей силой давят на стенки своей тюрьмы, пока не разобьют своих оков в наиболее слабом месте, а именно там, где находится тонкая медная пластинка. Когда она лопается, мы слышим громкий треск, который и указывает нам на ту громадную силу, с которой она разрывается.
Теперь, вследствие разрыва, полость открылась, и вода имеет достаточно места, чтобы замерзнуть. При этом лед не только заполняет всю полость цилиндра, но и выходит через отверстие в медной пластинке, так как объем льда более объема воды, в форме ледяного столбика, который выступает даже за пределы гайки.
В процессе разрушения больших гор важную роль играет разрушительная сила замерзающей воды. Снеговые и дождевые воды, проникая в трещины горы, замерзают там во время сильных морозов. При этом они расширяются с такой страшной силой, что скалы дают тысячи трещин.
Действие этой силы в меньшем масштабе замечается на водопроводных трубках, которые также лопаются в очень сильные морозы. Если при закрытых кранах вода плотно заключена в трубах, то она не сможет замерзнуть, если трубы крепки и могут препятствовать расширению воды. Если же сила расширения увеличится, то трубам или придется расшириться, или лопнуть. Вода при этом станет просачиваться через стенки труб лишь тогда, когда потеплеет, и лишь тогда можно найти порчу труб, хотя она могла произойти давно, во время мороза.