Начнем с того, что рассмотрим, что такое закон плотности. Этот закон утверждает, что твердые вещества имеют большую плотность, чем жидкости. Плотность - это соотношение массы к объему. Таким образом, если взять кубик из твёрдого материала и кубик из жидкости одинакового объема, то кубик твёрдого материала будет весить больше из-за большей плотности. Однако, лёд имеет меньшую плотность, чем вода при той же температуре, благодаря чему он плавает на поверхности воды в водных системах, таких как озера и океаны...
Почему лед плавает? Тот факт, что лед плавает на поверхности воды, воспринимается обыденно, но на самом деле это очень нетипичное явление. Как правило, вещества в твердом состоянии плотнее, чем в жидком, и вода - одно из редких исключений из этого правила. Причина состоит в том, что при замерзании вода расширяется (именно поэтому лопаются замерзшие трубы, заполненные водой). В результате ее плотность становится меньше, чем у жидкой воды. Это происходит из-за особых свойств молекул воды - их склонности к образованию так называемых водородных связей. При замерзании воды эти связи приводят к формированию кристаллической решетки, в которой расстояния между молекулами больше, чем в жидкой воде. Такое аномальное свойство воды очень важно, ведь в противном случае при замерзании лед опускался бы на дно, что привело бы к быстрому замерзанию всего водоема и гибели в нем всех высокоорганизованных живых организмов. И, разумеется, это делало бы невозможным работу ГЭС зимой.