Когато веществото се нагрява, то получава енергия по такъв начин, че молекулите му се разклащат, започвайки да заемат по-голям обем, тоест претърпява разширение. Обратното се случва, когато веществото се охлажда, тъй като то губи енергия и неговите молекули са склонни да са много близо една до друга, което води до свиване на обема. Това обикновено кара материята в твърдо състояние да заема по-малък обем, отколкото когато е в течно състояние.
Противно на това, което се случва с повечето вещества, водата има аномално поведение: когато се нагрява, между интервалите от 0 до 4º C, тя страда свиване и след това започва да се разширява, тоест, когато водата е в твърдо състояние, тя има по-голям обем, отколкото в течно състояние в този интервал от температура. Това неправилно поведение на водата може да бъде представено със следната графика:
Обемът на водата намалява между 0 и 4°C и след това започва да се увеличава
Ако обемът на водата намалява през този интервал и масата й се поддържа постоянна, следователно
плътност вода, което е съотношението между маса и обем, ще бъде максимално, когато водата е с 4ºC. Вижте графиката:
Тази графика показва, че плътността на водата е максимална, когато температурата е 4°C
Но каква е причината за аномалното разширение от вода? Това обяснение се намира в техния молекулен състав. Водните молекули се свързват чрез химични връзки, наречени Водородни връзки.
Когато температурата на водата се повиши, над 0ºC, водородните връзки започват да се разрушават, което води до сближаване между молекулите. Този ефект преодолява молекулярното термично разбъркване, което кара молекулите да се разместят и ги кара да заемат по-голям обем по такъв начин, че обемът им се свива.
Когато температурата надвиши 4ºC, броят на водородните връзки вече е много нисък. По този начин започва да преобладава молекулярното дистанциране, като следователно се увеличава обемът му.
Това неправилно водно поведение обяснява няколко природни феномена, включително факта, че ледът плува върху водата, което е какво се случва в много студени райони, където повърхността на езерата е замръзнала, докато на дъното остава водата течност. Тъй като водата има максимална плътност при 4ºC, тя остава на дъното, създавайки термична конвекция, която е топлообмен поради разликата в плътността.
От Мариан Мендес
Завършил физика
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm
