Când o substanță este încălzită, aceasta primește energie în așa fel încât moleculele sale sunt agitate, începând să ocupe un volum mai mare, adică suferă expansiune. Opusul se întâmplă atunci când o substanță este răcită, deoarece pierde energie și moleculele sale tind să fie foarte apropiate, provocând o contracție a volumului. Acest lucru face ca, în mod normal, materia în stare solidă să ocupe un volum mai mic decât atunci când se află în stare lichidă.
Contrar a ceea ce se întâmplă cu majoritatea substanțelor, apa are un comportament anormal: atunci când este încălzită, între intervalele 0 și 4ºC, suferă contractie si apoi incepe sa se dilate, adica cand apa este in stare solida are un volum mai mare decat in stare lichida in acest interval de temperatura. Acest comportament neregulat al apei poate fi reprezentat cu următorul grafic:
Volumul de apă scade între 0 și 4°C și apoi începe să crească
Dacă volumul apei scade în acest interval și masa ei se menține constantă, în consecință densitate
de apă, care este raportul dintre masă și volum, va fi maximă atunci când apa este la 4ºC. Uită-te la grafic:
Acest grafic arată că densitatea apei este maximă atunci când temperatura este de 4°C
Dar care este motivul dilatației anormale din apă? Această explicație se găsește în structura lor moleculară. Moleculele de apă sunt unite prin legături chimice numite Legături de hidrogen.
Când temperatura apei crește, peste 0ºC, legăturile de hidrogen încep să se rupă, provocând o aproximare între molecule. Acest efect depășește agitația termică moleculară, care face ca moleculele să se depărteze și le face să ocupe un volum mai mare în așa fel încât volumul lor să se micșoreze.
Când temperatura depășește 4ºC, numărul de legături de hidrogen este deja foarte scăzut. În acest fel, distanțarea moleculară începe să prevaleze, cu, prin urmare, o creștere a volumului acesteia.
Acest comportament neregulat al apei explică mai multe fenomene naturale, inclusiv faptul că gheața plutește pe apă, adică ceea ce se întâmplă în regiunile foarte reci, unde suprafața lacurilor este înghețată în timp ce pe fund rămâne apa lichid. Deoarece apa are o densitate maximă la 4ºC, rămâne în partea de jos, făcând convecție termică, care este o schimb de caldura din cauza diferenţei de densitate.
De Mariane Mendes
Licențiat în Fizică
Sursă: Brazilia școală - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm
