Когда вещество нагревается, оно получает энергию таким образом, что его молекулы встряхиваются, начинают занимать больший объем, то есть оно расширяется. Обратное происходит, когда вещество охлаждается, поскольку оно теряет энергию, а его молекулы стремятся быть очень близко друг к другу, вызывая сокращение объема. Это обычно приводит к тому, что вещество в твердом состоянии занимает меньший объем, чем в жидком состоянии.
В отличие от того, что происходит с большинством веществ, вода ведет себя аномально: при нагревании в интервале от 0 до 4 ° C она страдает. сжатие, а затем он начинает расширяться, то есть, когда вода находится в твердом состоянии, она имеет больший объем, чем в жидком состоянии в этом интервале температура. Это нерегулярное поведение воды можно представить на следующем графике:
Объем воды уменьшается от 0 до 4 ° C, а затем начинает увеличиваться.
Если в течение этого интервала объем воды уменьшается, а ее масса остается постоянной, следовательно, плотность воды, которое представляет собой соотношение массы и объема, будет максимальным при температуре воды 4ºC. Посмотрите на рисунок:
Этот график показывает, что плотность воды максимальна при температуре 4 ° C.
Но в чем причина аномального расширения из воды? Это объяснение можно найти в их молекулярном составе. Молекулы воды соединены химическими связями, называемыми Водородные связи.
Когда температура воды повышается выше 0ºC, водородные связи начинают разрываться, вызывая сближение между молекулами. Этот эффект преодолевает молекулярное тепловое перемешивание, которое заставляет молекулы расходиться и заставляет их занимать больший объем, так что их объем сокращается.
Когда температура превышает 4ºC, количество водородных связей уже очень мало. Таким образом, молекулярное дистанцирование начинает преобладать, следовательно, его объем увеличивается.
Такое нерегулярное поведение воды объясняет несколько природных явлений, в том числе тот факт, что лед плавает по воде, что что происходит в очень холодных регионах, где поверхность озер замерзает, а на дне остается вода жидкость. Поскольку вода имеет максимальную плотность при 4ºC, она остается на дне, создавая тепловую конвекцию, которая является Теплообмен из-за разницы в плотности.
Мариан Мендес
Закончил факультет физики
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm
