Kai medžiaga kaitinama, ji gauna energiją taip, kad jos molekulės sujudinamos, pradeda užimti didesnį tūrį, tai yra, ji plečiasi. Priešingai atsitinka, kai medžiaga atšaldoma, nes ji praranda energiją, o jos molekulės yra labai arti viena kitos, todėl sumažėja tūris. Dėl to kietos būsenos medžiaga paprastai užima mažiau tūrio nei tada, kai ji yra skystoje būsenoje.
Priešingai nei nutinka daugumai medžiagų, vanduo elgiasi neįprastai: kaitinamas tarp 0 ir 4ºC, jis kenčia. susitraukimas ir tada jis pradeda plėstis, tai yra, kai vanduo yra kietoje būsenoje, jo tūris yra didesnis nei skystas per šį intervalą. temperatūra. Šį netaisyklingą vandens elgesį galima pavaizduoti tokiu grafiku:
Vandens tūris sumažėja nuo 0 iki 4°C ir pradeda didėti
Jei per šį intervalą vandens tūris mažėja ir jo masė išlieka pastovi, vadinasi tankis vandens, kuris yra masės ir tūrio santykis, bus didžiausias, kai vandens temperatūra yra 4ºC. Pažiūrėkite į grafiką:
Šis grafikas rodo, kad vandens tankis yra didžiausias, kai temperatūra yra 4°C
Nesustok dabar... Po reklamos yra daugiau ;)
Bet kokia yra anomalaus išsiplėtimo priežastis nuo vandens? Šis paaiškinimas randamas jų molekulinėje sandaroje. Vandens molekulės yra sujungtos per cheminius ryšius, vadinamus Vandenilinės jungtys.
Kai vandens temperatūra pakyla virš 0ºC, vandenilio ryšiai pradeda nutrūkti, sukeldami aproksimaciją tarp molekulių. Šis efektas įveikia molekulinį terminį maišymą, dėl kurio molekulės atsiskiria ir užima didesnį tūrį, todėl jų tūris sumažėja.
Kai temperatūra viršija 4ºC, vandenilinių jungčių skaičius jau yra labai mažas. Tokiu būdu pradeda vyrauti molekulinis nutolimas, todėl padidėja jo tūris.
Šis nereguliarus vandens elgesys paaiškina keletą gamtos reiškinių, įskaitant faktą, kad ledas plūduriuoja ant vandens. kas nutinka labai šaltuose regionuose, kur ežerų paviršius užšąla, o dugne lieka vanduo skystis. Kadangi didžiausias vandens tankis yra 4ºC temperatūroje, jis lieka apačioje, sudarydamas šiluminę konvekciją, kuri yra šilumos mainai dėl tankio skirtumo.
Parašė Mariane Mendes
Baigė fizikos studijas
Ar norėtumėte remtis šiuo tekstu mokykloje ar akademiniame darbe? Žiūrėk:
TEIXEIRA, Mariane Mendes. „Nereguliarus vandens elgesys“; Brazilijos mokykla. Galima įsigyti: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm. Žiūrėta 2021 m. liepos 27 d.
