Aine kuumutamisel saab ta energiat nii, et selle molekulid segatakse, hakates hõivama suuremat mahtu, see tähendab, et see paisub. Aine jahutamisel juhtub vastupidine, kuna see kaotab energiat ja selle molekulid kipuvad olema üksteisele väga lähedal, põhjustades mahu kokkutõmbumise. Tavaliselt võtab see tahkes olekus oleval ainel vähem enda alla kui vedelas olekus.
Vastupidiselt sellele, mis juhtub enamiku ainetega, käitub vesi ebatavaliselt: kui seda kuumutatakse vahemikus 0–4 °C, kannatab see. kokkutõmbumisel ja seejärel hakkab see laienema, st kui vesi on tahkes olekus, on selle maht suurem kui vedelas olekus sellel ajavahemikul temperatuuri. Seda ebakorrapärast veekäitumist saab esitada järgmise graafikuga:
Vee maht väheneb vahemikus 0 kuni 4 °C ja hakkab seejärel suurenema
Kui selle aja jooksul vee maht väheneb ja selle mass hoitakse konstantsena, siis järelikult tihedus vee sisaldus, mis on massi ja mahu suhe, on maksimaalne, kui vee temperatuur on 4 °C. Vaata graafikat:
See graafik näitab, et vee tihedus on maksimaalne, kui temperatuur on 4°C
Ära nüüd lõpeta... Peale reklaami on veel midagi ;)
Aga mis on anomaalse laienemise põhjus veest? See seletus peitub nende molekulaarses koostises. Vee molekulid on ühendatud keemiliste sidemete kaudu, mida nimetatakse Vesiniksidemed.
Kui vee temperatuur tõuseb üle 0ºC, hakkavad vesiniksidemed katkema, põhjustades molekulide vahelise lähenduse. See efekt ületab molekulaarse termilise agitatsiooni, mis põhjustab molekulide eraldumist ja paneb need hõivama suurema ruumala, nii et nende maht väheneb.
Kui temperatuur ületab 4ºC, on vesiniksidemete arv juba väga madal. Sel viisil hakkab domineerima molekulaarne distantseerumine, mistõttu selle maht suureneb.
Selline ebakorrapärane veekäitumine seletab mitmeid loodusnähtusi, sealhulgas asjaolu, et jää hõljub vee peal, mis on mis juhtub väga külmades piirkondades, kus järvede pind on jääs, samas kui põhjas jääb vesi alles vedel. Kuna vee maksimaalne tihedus on 4 °C juures, jääb see põhja, tekitades termilise konvektsiooni, mis on soojusvahetus tiheduse erinevuse tõttu.
Autor: Mariane Mendes
Lõpetanud füüsika erialal
Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Ebaregulaarne veekäitumine"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm. Sissepääs 27. juulil 2021.
