Látka při zahřívání přijímá energii tak, že se její molekuly rozhýbou, začnou zaujímat větší objem, to znamená, že dochází k expanzi. Opak nastává, když se látka ochladí, protože ztrácí energii a její molekuly bývají velmi blízko u sebe, což způsobuje zmenšení objemu. To obvykle způsobuje, že hmota v pevném stavu zaujímá menší objem, než když je v kapalném stavu.
Na rozdíl od toho, co se děje u většiny látek, má voda anomální chování: při zahřívání v intervalech 0 až 4º C trpí kontrakcí a poté se začne roztahovat, to znamená, že když je voda v pevném skupenství, má v tomto intervalu větší objem než ve skupenství kapalném. teplota. Toto nepravidelné chování vody lze znázornit pomocí následujícího grafu:
Objem vody klesá mezi 0 a 4°C a poté se začne zvyšovat
Pokud se objem vody během tohoto intervalu zmenšuje a její hmotnost je udržována konstantní, dochází následně k hustota vody, což je poměr mezi hmotností a objemem, bude maximum, když má voda 4ºC. Podívejte se na grafiku:
Tento graf ukazuje, že hustota vody je maximální při teplotě 4°C
Co je ale důvodem anomální dilatace z vody? Toto vysvětlení lze nalézt v jejich molekulárním složení. Molekuly vody se spojují pomocí chemických vazeb tzv Vodíkové vazby.
Když se teplota vody zvýší nad 0 °C, začnou se vodíkové vazby lámat, což způsobí aproximaci mezi molekulami. Tento efekt překonává molekulární tepelné míchání, které způsobuje, že se molekuly vzdalují a zabírají větší objem tak, že se jejich objem zmenšuje.
Když teplota překročí 4ºC, počet vodíkových vazeb je již velmi nízký. Tímto způsobem začíná převládat molekulární distancování, a proto se zvětšuje jeho objem.
Toto nepravidelné chování vody vysvětluje několik přírodních jevů, včetně skutečnosti, že led plave na vodě, což je co se děje ve velmi chladných oblastech, kde je hladina jezer zamrzlá, zatímco na dně zůstává voda kapalina. Jelikož má voda maximální hustotu při 4ºC, zůstává na dně, čímž dochází k tepelné konvekci, což je výměna tepla kvůli rozdílu v hustotě.
Autor: Mariane Mendes
Vystudoval fyziku
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm
