Isbiter av /Shutterstock. Begrenset gjenbruk

is - vann i fast form

Iskrystallene er grunnenheten i is. De forekommer i et utall ulike former, men alle er varianter av et sekskantet prisme. Iskrystallene dannes direkte av luftens vanndamp, ofte utviklet i vakre mønstre som rim eller snø. Bildet er hentet fra papirleksikonet Store norske leksikon, utgitt 2005-2007.

Av /NTB Scanpix ※.
Bresprekk i Briksdalsbreen.
Bresprekk
Av /Shutterstock.

Is er vann i fast form. Ren is er gjennomsiktig og har normalt en blåhvit farge, men urenheter i isen, som for eksempel jordpartikler, og luftbobler i isen kan sette farge på isen. Is absorberer lys i den røde delen av spekteret og is ser derfor blålig ut med en svakt grønnere farge enn vann.

Omtrent 69 prosent av alt ferskvann på Jorda er i form av is, vesentlig bundet i innlandsisene i Antarktis og på Grønland. Omtrent 92 prosent av ferskvannet er lagret i innlandsisen i Antarktis, 8 prosent i Grønlands innlandsis, mens resten er fordelt på de resterende breene på Jorda.

Is deformeres når trykket øker og oppfører seg da som et seigtflytende, plastisk materiale. Det er årsaken til at isbreer kan strømme nedover i terrenget. Se også iserosjon.

Densiteten (tettheten) av is er 0,9167 kilogram per liter ved 0 °C og standard atmosfæretrykk (101,325 Pa). Isens tetthet er mindre enn tettheten til flytende vann, og derfor er omtrent 10 prosent av en ismasse over vannoverflaten. Densiteten til is øker med fallende temperatur og er 0,34 gram per kubikkcentimeter (cm3) ved -180 °C.

Isdannelse

Istapper fra hustak.
Istapper
Av /Shutterstock.

Ferskvann ved standard atmosfæretrykk fryser ved 0 °C, men vannet kan holdes flytende ved betydelig lavere temperatur. Når slikt underkjølt vann fryser, stiger temperaturen til 0 °C. Frysepunktet er avhengig av trykket og synker med 0,007 °C per 98,07 kPa (1 atmosfære), eller for hvert kilogram trykket øker med per kvadratcentimeter. For å holde vann isfritt ved –1 °C, må trykket være 13 632 kPa (rundt 140 atmosfære).

Is er et fast stoff med en ordnet krystallstruktur og er å regne som et mineral. Is består av vannmolekyler med ett oksygenatom med en kovalent binding til to hydrogenatomer.

Ismolekyler kan ha atten eller flere forskjellige faser (geometrier) avhengig av temperatur og trykk. Når vann avkjøles hurtig, kan det dannes inntil tre ulike typer av amorf is avhengig av temperatur og trykk.

Når is smelter, absorberer den like mye energi som det vil ta en like store masse med vann ved 80 °C. Under smelteprosessen forblir temperaturen konstant ved 0 °C og den tilførte energien gjør at hydrogenbindingene mellom is- (vann-)molekylene brytes.

Innsjøer

Frysepunktet er avhengig av vannets saltinnhold; for sjøvann med 35 promille salt vil frysepunktet være –1,92 °C.

Avkjøling av vannet i en innsjø skjer fra overflaten. Ferskvann er tyngst (om lag 1 gram per kubikkcentimeter) ved 4 °C, og etter som det blir kaldere utover høsten, blir vannet i overflaten kaldere og tyngre, det synker og gir sirkulasjon inntil hele vannmassen har fått en temperatur på 4 °C. Avkjøles vannet i overflaten videre, blir det lettere og holder seg øverst til det fryser. Is utvider seg og krymper avhengig av temperaturen på samme måte som andre faste stoffer. Derfor kan en, på ekstra kalde vinterdager før det har kommet snø på isen, høre høye smell i isen. Dette skyldes at den krympende isen sprekker opp fordi den henger fast i strandsonen.

Når rent vann fryser, dannes det såkalt stålis, men ofte dannes det is av en blanding av snø og is, sørpeis. Stålisen har best bæreevne. Ved 5 centimeters tykkelse kan den bære en person på 100 kilogram, men bæreevnen øker raskt, og ved 20 centimeters tykkelse kan den holde et kjøretøy på to tonn, og ved 50 centimeter opptil 12 tonn.

Is har lav friksjonskoeffisient når et objekt som kommer i kontakt med isen presser mot isoverflaten og danner et tynt vannlag som gjør at objektet glir lett på isoverflaten. En skøyteegg som glir over en isflate er et velkjent eksempel på dette.

Havet

Is. Oppsprukket isflak ved lavvann. Northwest Territories, Canada.

.
Lisens: Begrenset gjenbruk

Is på havet kan være i form av drivis som flyter, fast is som er frosset fast til strender eller grunnere partier, samt isfjell fra kalvende breer eller isbremmer. Sjøis kan bli presset sammen av havstrømmer og vind.

Saltvann (med mer enn 24,7 promille salt) blir tyngre ved avkjøling helt til det fryser. Sjøvannet vil derfor synke til bunns etter hvert som det avkjøles, og det skulle teoretisk ikke kunne bli is før hele havet bunnfrøs. Det er to årsaker til at det likevel blir is. I stille, kaldt vær er likevekten i havet ustabil slik at noe tyngre vann kan ligge øverst. Hvis dette får tid til å fryse, vil det etter hvert kunne dannes større isflak. Den andre årsaken til at sjøvann fryser, er at det øverst ofte vil være et lag med lavere saltinnhold som derfor vil kunne fryse. Dette er tilfelle der det kommer mye ferskvann ut i havet, som i Østersjøen, mange norske fjorder og Polbassenget (se Arktis).

Havis er bygd opp av vertikale krystallprismer. Den inneholder vekslende mengder salt i vann som er innesluttet mellom prismene. Ved sterk frost fryser også denne saltlaken og presses delvis ut på overflaten som salte istuster. Om våren smelter isen til å begynne med slik at de vertikale krystallprismene blir stående med luftfylte mellomrom over vannflaten. Isen er da hvit. Tiner det mer, faller platene fra hverandre, og den hvite fargen forsvinner.

I Polhavet driver is omkring i flere år. I løpet av ett år blir isen omkring 1 meter tykk, og den fryser sjelden til større tykkelse enn henimot 3 meter. Når flakene ofte er meget tykkere, kommer dette av at de er skjøvet sammen og ligger lagvis.

Snø, firn og breis

Is kan krystallisere direkte av luftens vanndamp og danner da sekskantede plater eller stjerner; snø. Snø som blir liggende over sommeren kalles «firn» og vil etter gjentatt tining og frysing gradvis gå over til is. Denne isen vil se hvit ut fordi den er full av luftbobler. Slik dannes det breis, men i isbreer vil det meste av luften etter hvert presses ut, og isen vil se blålig ut.

Is på land kan være i form av store innlandsiser (i Antarktis og på Grønland), mindre iskapper og platåbreer (for eksempel Hardangerjøkulen), til mindre dal-, utløps- og botnbreer.

Is som dannes på elver og i strømmende vann er vanligvis mindre uniform og stabil enn is som dannes i rolig eller stillestående vann. Under isløsningen om våren kan det oppstå ispropper langs elver som kan gjøre skade på infrastruktur.

Rim og hagl

I tåke og skyer er det ofte underkjølte vanndråper som fryser til rim når de støter på faste legemer, for eksempel trær, kraftmaster/-ledninger, eller direkte på bakken. Flyvinger kan også være utsatt for slik nedising.

Hagl dannes i skyer når underkjølte vanndråper fryser i kontakt med en kondensasjonskjerne, som støv eller vulkanske partikler. Haglene vokser når haglene beveger seg vertikalt inne i skyene. Noen ganger kan hagl bli så store som golfballer og gjøre skade når de treffer objekt på bakken.

Frostsprengning

Når vann i hulrom og sprekker fryser, utvider det seg 9 prosent, og det oppstår sterke krefter som kan sprenge berget. Dette kalles frostsprengning.

Egenskaper

Spesifikk smeltevarme for is er 334 joule per gram (3,34· 105 J/kg) og vann ved 0 °C har en spesifikk varmekapasitet på 4,217 J/g/°C.

Isens spesifikke varmekapasitet er 2050 J/kg/°C ved 0 °C, eller omtrent halvparten av vannets. Man trenger 2097 joule for å varme opp et kilogram vann med én grad. Varmekapasiteten avtar med synkende temperatur, så ved –50 °C er den 1751 J/kg/°C.

Is krystalliserer (se krystallografi) i det trigonale system, men ble før regnet å tilhøre det heksagonale system, da grunnenheten (enhetscellen) er et sekskantet prisme.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg