Ko se snov segreje, prejme energijo tako, da se njene molekule vznemirijo, začnejo zasedati večji volumen, torej se širijo. Nasprotno se zgodi, ko se snov ohladi, saj izgublja energijo, njene molekule pa so ponavadi zelo blizu skupaj, kar povzroči krčenje volumna. To običajno povzroči, da snov v trdnem stanju zavzame manj volumna kot v tekočem stanju.
V nasprotju s tem, kar se zgodi z večino snovi, ima voda nenavadno obnašanje: pri segrevanju med intervali od 0 do 4 °C trpi krčenje, nato pa se začne širiti, to je, ko je voda v trdnem stanju, ima večji volumen kot v tekočem stanju v tem intervalu temperaturo. To nepravilno obnašanje vode je mogoče predstaviti z naslednjim grafom:
Volumen vode se zmanjša med 0 in 4°C in nato začne naraščati
Če se količina vode v tem intervalu zmanjša in njena masa ostane konstantna, se posledično gostota vode, ki je razmerje med maso in prostornino, bo največja, ko bo voda pri 4ºC. Poglejte grafiko:
Ta graf kaže, da je gostota vode največja, ko je temperatura 4°C
Ne nehaj zdaj... Po reklami je še več ;)
Toda kaj je razlog za anomalno dilatacijo iz vode? To razlago najdemo v njihovi molekularni sestavi. Molekule vode so povezane s kemičnimi vezmi, ki se imenujejo Vodikove vezi.
Ko se temperatura vode poveča, nad 0ºC, se vodikove vezi začnejo lomiti, kar povzroči približek med molekulami. Ta učinek premaga molekularno toplotno vznemirjenje, ki povzroči, da se molekule razmaknejo in zavzamejo večjo prostornino, tako da se njihov volumen skrči.
Ko temperatura preseže 4ºC, je število vodikovih vezi že zelo nizko. Na ta način začne prevladovati molekularno distanciranje, s tem pa se poveča njegov volumen.
To nepravilno vedenje vode pojasnjuje več naravnih pojavov, vključno z dejstvom, da led plava na vodi, kar je kaj se zgodi v zelo mrzlih predelih, kjer je površina jezer zamrznjena, medtem ko voda na dnu ostane tekočina. Ker ima voda največjo gostoto pri 4 °C, ostane na dnu in povzroča toplotno konvekcijo, kar je izmenjava toplote zaradi razlike v gostoti.
Avtor Mariane Mendes
Diplomiral iz fizike
Ali se želite sklicevati na to besedilo v šolskem ali akademskem delu? Poglej:
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Nepravilno vedenje v vodi"; Brazilska šola. Na voljo v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-agua-seu-comportamento-irregula.htm. Dostop 27. julija 2021.
