Is

Fakta

Et uvanlig trekk ved is som er frosset ved trykk på en atmosfære er en tetthet som er omtrent 8% mindre enn tettheten til vann, så vann er et av ytterst få stoffer som utvider seg når den fryser, det andre noenlunde kjente stoffet er silisium. Is har en tetthet på 0,917 g/cm³ ved 0 °C, mens vann har en tetthet på 0,9998 g/cm³ ved samme temperatur. Flytende vann har størst tetthet (er tyngst) omtrent 1,00 g/cm³ ved 4 °C, og blir lettere ved at vannmolekylene danner sekskantede iskrystaller når temperaturen går under 0 °C (Ordet "krystall" kommer fra det greske ordet for frost). Dette kommer av hydrogenbånd som oppstår mellom vannmolekylene og setter opp molekylene mindre effektivt (med tanke på volum) når vannet er frosset. Resultatet av dette er at is flyter på flytende vann, en viktig faktor for klimaet på Jorda. Tettheten til is øker noe ved synkende temperatur, slik at tettheten til is ved −180 °C er 0,9340 g/cm³.
Den spesifikke smeltevarmen (per kg) til is er den høyeste av noe kjent stoff og smeltende is absorberer like mye varmeenergi mens temperaturen er konstant 0 °C, som går med til å øke temperaturen i en tilsvarende stor masse (flytende) vann fra 0° til 80 °C.
Det er også mulig å varme opp is til over smeltepunktet. Ved å bruke ultraraske laserpulser kan klar is varmes opp til romtemperatur i løpet av kort tid uten at den smelter. Det er sannsynlig at det indre av en iskrystall har et smeltepunkt over 0 °C og at det er overflaten som smelter ved 0 °C.
Siden is er et krystallformet legeme som oppstår naturlig, blir det regnet for å være et mineral.
Den minste isen noensinne ble laget av Roger Miller og Klaus Nauta ved Universitetet i North Carolina i 1999. Den bestod av 6 vannmolekyl i en sekskant, teoretisk sett det minste iskrystallet som kan eksistere.
Romerne regnes forøvrig å være de første til å bruke is i alkoholholdige drinker.

Forskjellige typer is

Vanlig is og snø er isen Iₕ, som er sekskantet. Ved forskjellig trykk og temperatur, kan is oppstå i 14 forskjellige faser. En fase som er litegrann mindre stabil (metastabil) enn Iₕ er terningformet is (Ic). Ved å avkjøle Iₕ blir formen annerledes fordi protonene blir flyttet på. Dette blir kalt Is XI.
Med hensyn til avkjøling og trykk kan flere typer eksistere, og hver enkelt oppstår avhengig av fasediagrammet til is. Disse er II, III, V, VI, VII, VIII, IX og X. Det er mulig for alle disse typene å oppstå ved omtrent samme trykk. Forskjellen mellom dem er krystallstrukturen, formen og tettheten. Det finnes også to metastabile faser for is under trykk. Disse er IV og XII. Is XII ble oppdaget i 1996. I tillegg til krystallinske former, kan fast vann også eksistere i amorfe (ikke-krystallinske) faser (ASW), amorf is med lav tetthet (LDA), amorf is med høy tetthet (HDA) og hyperavkjølt glassaktig vann (HGW).
Rim er en type is som er dannet ved at tåke fryser på kalde flater. Den inneholder mye fanget luft som får den til å se hvit ut, og ikke gjennomsiktig. Tettheten til rim er omtrent en fjerdedel av ren is.
Naledi er lagdelt is som oppstår i elvedaler på høye breddegrader. Is som fryser i elveleier hindrer grunnvann i å flyte bort og får vannivået i denne delen av elven til å stige og flyte over det frosne laget. Vannet som strømmer over isen fryser så til is, og vannivået øker ennå mer, og syklusen gjentar seg. Resultatet er lagdelt is som kan bli flere meter tykk.
Is kan også oppstå som istapper, lik stalaktitter, når vann drypper og fryser til is.
Clathrat hydrat er is som inneholder gassmolekyler fanget inni krystallen. Pannekakeis er is som i hovedsak oppstår under forholdsvis urolige forhold.
Andre stoffer (særlig faste stoffer som vanligvis er væsker) blir også kalt "is": Tørris er for eksempel et populært navn for fast karbondioksid.
I motsetning til på Jorda er sekskantede iskrystaller i det ytre rom svært sjelden. Amorf is er mye vanligere, men sekskantede iskrystaller kan oppstå i forbindelse med vulkansk aktivitet.

Isinnhøsting

Is har lenge hatt hatt stor nytte i form av avkjøling. Den ungarske parlamentsbygningen brukte lenge is som var høstet om vinteren fra Balatonsjøen til å kjøle ned luften. Ishus ble brukt til å lagre isen, som ble dannet om vinteren, året rundt, og tidlige kjøleskap ble kalt isskap fordi de hadde en isblokk på innsiden. I mange byer var det ikke uvanlig å få is levert på døren om sommeren. Den første halvdelen av 1900-tallet ble isinnhøsting god forretning i Amerika. Frederic Tudor fra New England, kjent som "Iskongen", utviklet kjøleprodukter med bedre isolasjon for å frakte is over lange avstander, særlig til tropene. Denne nye teknologien førte senere til at man ikke lenger trengte levering av is.
Rundt år 400 f.kr. hadde persiske ingeniører i Iran allerede mestret teknikken med å lagre is midt på sommaren i ørkenen. Store stykker is ble tatt fra nærliggende fjell om vinteren, og lagret i spesialdesignede og naturlig avkjølte "kjølerom", kalt yakchal (som betyr "islagring"). Dette var en stor underjordisk lagringsplass (opp til 5000 m³) med tykke vegger (minst to meter ved golvnivå) laget av en spesiell mørtell kalt sārooj. Denne mørtelen var laget av sand, leire, eggehviter, sitron, geitehår og aske og var svært isolerende, slik at nesten ingen varme slapp gjennom. De trodde også at blandingen var helt ugjennomtrengelig for vann. Rommet hadde ofte tilgang til en Qanat (et gammelt system for å transportere vann over lange avstander), og hadde ofte et vindfangersystem som førte til lave temperaturar selv om sommeren. Isen ble brukt av de kongelige på varme sommerdager.

Sportsaktiviteter på is

Is spiller en viktig rolle i mange vinteraktiviteter som skøyteløp, ishockey, isfiske, isklatring, curling og sledeløp på bob, akebrett og skeleton. En slags seilbåt med meier kan brukes til isseiling.

Isreiser

Is kan også være til hinder. Det er en stor fordel med isfrie havner i de polarnære områdedene i verden. Murmansk (Russland), Petsamo (Russland) og Vardø er eksempler på slike havner. Havner som ikke er isfrie må åpnes med isbrytere.
Is som oppstår på veier kan være svært farlig. Underkjølt regn eller snø i temperaturer nær smeltepunktet kan ofte fryse på bilrutene, og det kan bli vanskelig å se ut. Isskraper er designet for å fjerne is fra vinduer, men dette kan være en lang og slitsom prosess – særlig når sjåføren ender opp med å komme for seint på jobb.
Hvis det er kaldt nok, kan et tynt islag oppstå på innsiden av rutene. Dette skjer vanligvis hvis et kjøretøy har stått i ro en stund, men kan også skje mens man kjører hvis temperaturen utenfor er lav nok. Fukt fra sjåførens pust er vannkilden til iskrystallene. Det kan ofte være vanskelig å fjerne denne isen, så folk lar ofte vinduene stå så vidt på gløtt for å slippe ut fukten, og det er vanlig at biler har varmetråder i bakruta. Et lignende problem kan også forekomme i hjemmet, og dette er årsaken til at mange hus i kaldere strøk har doble glassruter som isolering. I lengre kuldeperioder kan det dannes tykke lag med is på innsjøer og andre vannflater (men vann i bevegelse krever mye lavere temperaturer for å fryse). Isen kan bli tykk nok til å bære biler og lastebiler, men isen bør da være minst 30 cm tykk.

Is ved forskjellig trykk

De fleste væsker under trykk fryser ved høyere temperaturer fordi trykket holder molekylene tettere sammen. De sterke hydrogenbåndene gjør derimot at dette blir motsatt for vann. Vann fryser ved temperaturer lavere enn 0 °C med trykk høyere enn 1 atmosfære (atm). Derfor kan vann også forbli frosset ved temperaturer høyere enn 0 °C med trykk lavere enn 1 atm. Man mener at smelting av is under høyt trykk er årsaken til at isbreer flytter på seg.
Is som blir dannet under høyt trykk har en annen struktur og tetthet enn vanlig is. Is, vann og vanndamp kan eksistere samtidig ved trippelpunktet, som er 273,16 K ved et trykk på 611,73 Pa.

Is i skjønnlitteratur

Kurt Vonneguts roman Cat's Cradle har Is IX som et sentralt element i historien, selv om virkelig is IX ikke har de egenskapene som Vonnegut tilegner den (for eksempel at alt vann på Jorda kan fryse til is hvis det kommer i kontakt med en ørliten bit is IX).