Keď sa látka zahrieva, dostáva energiu takým spôsobom, že sa jej molekuly rozhýbu a začnú zaberať väčší objem, to znamená, že dochádza k expanzii. Opak nastáva pri ochladzovaní látky, pretože stráca energiu a jej molekuly bývajú veľmi blízko seba, čo spôsobuje zmenšovanie objemu. To za normálnych okolností spôsobuje, že hmota v pevnom stave zaberá menší objem, ako keď je v kvapalnom stave.
Na rozdiel od toho, čo sa deje s väčšinou látok, má voda anomálne správanie: keď sa zahrieva, v intervaloch 0 až 4º C trpí kontrakciu a potom sa začne dilatovať, to znamená, že keď je voda v pevnom skupenstve, má v tomto intervale väčší objem ako v kvapalnom skupenstve. teplota. Toto nepravidelné správanie vody možno znázorniť pomocou nasledujúceho grafu:
Objem vody sa zníži medzi 0 a 4 °C a potom sa začne zvyšovať
Ak sa objem vody počas tohto intervalu zmenšuje a jej hmotnosť sa udržiava konštantná, dochádza k hustota vody, čo je pomer medzi hmotnosťou a objemom, bude maximum, keď má voda 4ºC. Pozrite sa na grafiku:
Tento graf ukazuje, že hustota vody je maximálna, keď je teplota 4°C
Neprestávaj teraz... Po reklame viac ;)
Aký je však dôvod anomálnej dilatácie z vody? Toto vysvetlenie nájdeme v ich molekulárnom zložení. Molekuly vody sa spájajú prostredníctvom chemických väzieb tzv Vodíkové väzby.
Keď sa teplota vody zvýši, nad 0 °C, vodíkové väzby sa začnú lámať, čo spôsobí aproximáciu medzi molekulami. Tento efekt prekonáva molekulárne tepelné miešanie, ktoré spôsobuje, že sa molekuly vzďaľujú a zaberajú väčší objem tak, že sa ich objem zmenšuje.
Keď teplota presiahne 4ºC, počet vodíkových väzieb je už veľmi nízky. Týmto spôsobom začína prevládať molekulárne dištancovanie, čím sa zväčšuje jeho objem.
Toto nepravidelné správanie vody vysvetľuje niekoľko prírodných javov, vrátane skutočnosti, že ľad pláva na vode, čo je čo sa deje vo veľmi chladných oblastiach, kde je hladina jazier zamrznutá, zatiaľ čo na dne zostáva voda kvapalina. Keďže voda má maximálnu hustotu pri 4ºC, zostáva na dne a vytvára tepelnú konvekciu, čo je výmena tepla kvôli rozdielu v hustote.
Autor: Mariane Mendes
Vyštudoval fyziku
Chceli by ste odkázať na tento text v školskej alebo akademickej práci? Pozri:
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Nepravidelné správanie vody"; Brazílska škola. Dostupné v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm. Prístupné 27. júla 2021.
