Wanneer een stof wordt verwarmd, ontvangt deze energie op een zodanige manier dat de moleculen worden geagiteerd, een groter volume beginnen in te nemen, dat wil zeggen, het ondergaat expansie. Het tegenovergestelde doet zich voor wanneer een stof wordt afgekoeld, omdat deze energie verliest en de moleculen ervan de neiging hebben om heel dicht bij elkaar te komen, waardoor het volume samentrekt. Dit zorgt er normaal gesproken voor dat materie in vaste toestand minder volume inneemt dan in vloeibare toestand.
In tegenstelling tot wat met de meeste stoffen gebeurt, vertoont water een afwijkend gedrag: bij verwarming, tussen 0 en 4º C, lijdt het samentrekking en dan begint het te verwijden, dat wil zeggen, wanneer water in vaste toestand is, heeft het een groter volume dan in vloeibare toestand in dit interval van temperatuur. Dit onregelmatige watergedrag kan worden weergegeven met de volgende grafiek:
Het watervolume neemt af tussen 0 en 4°C en begint dan toe te nemen
Als het volume van het water tijdens dit interval afneemt en de massa constant wordt gehouden, zal de
dichtheid van water, de verhouding tussen massa en volume, zal maximaal zijn als het water 4ºC is. Kijk naar de grafiek:
Deze grafiek laat zien dat de dichtheid van water maximaal is bij een temperatuur van 4°C
Maar wat is de reden voor de afwijkende dilatatie? uit het water? Deze verklaring is te vinden in hun moleculaire samenstelling. Watermoleculen worden verbonden door chemische bindingen genaamd Waterstofbruggen.
Wanneer de watertemperatuur stijgt, boven 0ºC, beginnen de waterstofbruggen te breken, waardoor een onderlinge aanpassing tussen de moleculen ontstaat. Dit effect overwint de moleculaire thermische agitatie, waardoor de moleculen uit elkaar gaan en ze een groter volume innemen op een zodanige manier dat hun volume krimpt.
Wanneer de temperatuur boven de 4ºC komt, is het aantal waterstofbruggen al erg laag. Op deze manier begint moleculaire afstand de overhand te krijgen, met dus een toename van het volume.
Dit onregelmatige watergedrag verklaart verschillende natuurlijke fenomenen, waaronder het feit dat ijs op water drijft, wat wat gebeurt er in zeer koude streken, waar het oppervlak van meren bevroren is terwijl op de bodem het water blijft? vloeistof. Omdat water een maximale dichtheid heeft bij 4ºC, blijft het op de bodem, waardoor thermische convectie ontstaat, wat een warmte uitwisseling vanwege het verschil in dichtheid.
Door Mariane Mendes
Afgestudeerd in natuurkunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm
