Ketika suatu zat dipanaskan, ia menerima energi sedemikian rupa sehingga molekulnya gelisah, mulai menempati volume yang lebih besar, yaitu, ia mengalami ekspansi. Kebalikannya terjadi ketika suatu zat didinginkan, karena kehilangan energi dan molekulnya cenderung sangat berdekatan, menyebabkan kontraksi volume. Hal ini menyebabkan, biasanya, materi dalam keadaan padat menempati volume yang lebih sedikit daripada ketika dalam keadaan cair.
Bertentangan dengan apa yang terjadi pada sebagian besar zat, air memiliki perilaku anomali: ketika dipanaskan, antara interval 0 dan 4º C, ia menderita kontraksi dan kemudian mulai melebar, yaitu, ketika air dalam keadaan padat, ia memiliki volume yang lebih besar daripada dalam keadaan cair dalam interval waktu ini. suhu. Perilaku air yang tidak teratur ini dapat direpresentasikan dengan grafik berikut:
Volume air berkurang antara 0 dan 4°C dan kemudian mulai meningkat
Jika volume air berkurang selama interval ini dan massanya tetap konstan, akibatnya:
kepadatan air, yang merupakan perbandingan antara massa dan volume, akan maksimum ketika air berada pada 4ºC. Lihat grafiknya:
Grafik ini menunjukkan bahwa massa jenis air maksimum pada suhu 4°C
Tapi apa alasan pelebaran anomali? dari air? Penjelasan ini ditemukan dalam susunan molekuler mereka. Molekul air bergabung melalui ikatan kimia yang disebut Ikatan hidrogen.
Ketika suhu air meningkat, di atas 0ºC, ikatan hidrogen mulai putus, menyebabkan pendekatan antara molekul. Efek ini mengatasi agitasi termal molekul, yang menyebabkan molekul bergerak terpisah dan membuat mereka menempati volume yang lebih besar sedemikian rupa sehingga volumenya menyusut.
Ketika suhu melebihi 4ºC, jumlah ikatan hidrogen sudah sangat rendah. Dengan cara ini, jarak molekuler mulai berlaku, dengan, oleh karena itu, peningkatan volumenya.
Perilaku air yang tidak teratur ini menjelaskan beberapa fenomena alam, termasuk fakta bahwa es mengapung di atas air, yaitu apa yang terjadi di daerah yang sangat dingin, di mana permukaan danau membeku sementara di bagian bawah air tetap ada cairan. Karena air memiliki densitas maksimum pada 4ºC, ia tetap berada di dasar, membuat konveksi termal, yaitu a pertukaran panas karena perbedaan densitas.
Oleh Mariane Mendes
Lulus Fisika
Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm
