როდესაც ნივთიერება თბება, ის ენერგიას იღებს ისე, რომ მისი მოლეკულები აჟიტირებულია, იწყებს უფრო დიდი მოცულობის დაკავებას, ანუ განიცდის გაფართოებას. საპირისპირო ხდება ნივთიერების გაციებისას, რადგან ის კარგავს ენერგიას და მისი მოლეკულები ძალიან ახლოს არიან ერთმანეთთან, რაც იწვევს მოცულობის შეკუმშვას. ეს იწვევს, როგორც წესი, მყარ მდგომარეობაში მყოფი მატერია იკავებს ნაკლებ მოცულობას, ვიდრე თხევად მდგომარეობაშია.
ნივთიერებების უმეტესობისგან განსხვავებით, წყალს აქვს ანომალიური ქცევა: როდესაც ის თბება, 0-დან 4ºC-მდე ინტერვალებს შორის, ის განიცდის. შეკუმშვა და შემდეგ ის იწყებს გაფართოებას, ანუ როდესაც წყალი მყარ მდგომარეობაშია, მას აქვს უფრო დიდი მოცულობა, ვიდრე თხევად მდგომარეობაში ამ ინტერვალში. ტემპერატურა. წყლის ეს არარეგულარული ქცევა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი გრაფიკით:
წყლის მოცულობა მცირდება 0-დან 4°C-მდე და შემდეგ იწყებს მატებას
თუ ამ ინტერვალის განმავლობაში წყლის მოცულობა მცირდება და მისი მასა მუდმივია, შესაბამისად სიმჭიდროვე წყალი, რომელიც არის მასისა და მოცულობის თანაფარდობა, მაქსიმალური იქნება, როცა წყალი 4ºC-ზეა. შეხედე გრაფიკას:
ეს გრაფიკი აჩვენებს, რომ წყლის სიმკვრივე მაქსიმალურია, როდესაც ტემპერატურა 4°C-ია
მაგრამ რა არის მიზეზი ანომალიური გაფართოებისა წყლისგან? ეს ახსნა გვხვდება მათ მოლეკულურ შემადგენლობაში. წყლის მოლეკულები უერთდებიან ქიმიური ობლიგაციებით ე.წ წყალბადის ბმები.
როდესაც წყლის ტემპერატურა იზრდება, 0ºC-ზე მეტი, წყალბადის ბმები იწყებს რღვევას, რაც იწვევს მოლეკულებს შორის მიახლოებას. ეს ეფექტი გადალახავს მოლეკულურ თერმულ აგზნებას, რაც იწვევს მოლეკულების დაშორებას და აიძულებს მათ დაიკავონ უფრო დიდი მოცულობა ისე, რომ მათი მოცულობა მცირდება.
როდესაც ტემპერატურა აჭარბებს 4ºC-ს, წყალბადის ბმების რაოდენობა უკვე ძალიან დაბალია. ამ გზით, მოლეკულური დისტანცირება იწყება, შესაბამისად, მისი მოცულობის ზრდა.
წყლის ეს არარეგულარული ქცევა ხსნის რამდენიმე ბუნებრივ მოვლენას, მათ შორის იმ ფაქტს, რომ ყინული ცურავს წყალზე, რაც რა ხდება ძალიან ცივ რეგიონებში, სადაც ტბების ზედაპირი გაყინულია, ხოლო ფსკერზე წყალი რჩება თხევადი. ვინაიდან წყალს აქვს მაქსიმალური სიმკვრივე 4ºC-ზე, ის რჩება ძირში და ქმნის თერმულ კონვექციას, რაც არის სითბოს გაცვლა სიმკვრივის სხვაობის გამო.
მარიან მენდესის მიერ
დაამთავრა ფიზიკა
წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm