ЩО ТАКЕ НЕРЕГУЛЯРНЕ РОЗШИРЕННЯ ВОДИ? - НАУКА - 2025

Нерегулярні розширення води є фізичною властивістю , яке змушує воду зазнає розширення , як вона замерзає. Вважається неправильною властивістю, оскільки більшість елементів розширюються в тепло і стискаються в холоді. Однак у воді процес розширення відбувається при будь-якому з двох змін температури.

Вода зазвичай вважається найпоширенішою рідиною через її достаток на Землі. Але насправді все навпаки: його аномальні властивості роблять його найбільш незвичайною рідиною.

Джерело зображення: Wikimedia.org.

Однак саме її неправильні властивості дозволили розвивати життя на Землі.

Теплове розширення і щільність тіл

Теплове розширення або розширення - явище, яке виникає, коли розмір предмета збільшується через зміну його температури.

Коли температура тіла зростає, це змушує його молекули рухатися швидше. Цей рух створює більший простір між цими молекулами, і цей новий простір викликає збільшення розміру об'єкта.

Важливо зазначити, що не всі тіла розширюються однаково. Наприклад, такі метали, як алюміній і сталь - це елементи, які при нагріванні досягають більшого розширення, ніж скло.

Коли тіло зазнає теплового розширення, змінюються не тільки його розміри, але й його щільність.

Щільність - кількість речовини, що міститься в одиниці об'єму. Це, інакше кажучи, загальна кількість молекул, які має елемент у заданому просторі.

Наприклад, сталь має більшу щільність, ніж пір’я. Саме тому кілограм сталі займає менше місця, ніж кіло пір’я.

Коли тіло розширюється, воно зберігає ту саму масу, але збільшує простір, яке займає. Тому при підвищенні температури розмір також збільшується, але щільність зменшується.

Нерегулярне розширення води

Теплове розширення у воді має особливі характеристики, які мають важливе значення для збереження життя.

З одного боку, при нагріванні води вона проходить такий же процес розширення, що і більшість тіл. Молекули його відокремлюються і розширюються, перетворюючись у водяну пару.

Однак, коли він охолоне, відбувається унікальний процес: у міру зниження температури ця рідина починає здавлюватися.

Але коли вона досягає 4 ° С, вона розширюється. Нарешті, коли вона досягає 0 ° С, температури, необхідної для її замерзання, її об'єм збільшується до 9%.

Це відбувається тому, що молекули замерзлої води збиваються в різні структури, ніж інші матеріали, які залишають між собою великі простори. Тому вони займають більший об'єм, ніж вода у рідкому стані.

Повсякденний приклад, на якому можна спостерігати це явище, - це приготування льоду у відра з льодом. Коли льодяні відра наповнюються водою в рідкому стані, їх неможливо заповнити вище обода, оскільки, очевидно, воно проллється.

Однак, виймаючи лід, можна спостерігати, як він виступає з льоду. Таким чином демонструючи, що його обсяг збільшився в процесі заморожування.

Очевидно, коли молекули води, перетворені на лід, розширюються, їх щільність також зменшується. Тому заморожена вода менш густа, ніж рідка вода, що надає льоду властивість плавати.

Це можна побачити на дуже простих прикладах, наприклад, коли лід, доданий до напою, плаває у склянці.

Але це також можна спостерігати при великих природних явищах, таких як крижаний покрив, який утворюється на воді взимку і навіть за існування айсбергів.

Важливість нерегулярного розширення води

Нерегулярний розлив води - це не лише наукова цікавість. Це також явище, яке відіграло фундаментальну роль у розвитку життя на Землі, як усередині води, так і зовні.

У водному житті

У водоймах, таких як озера, можна спостерігати, що при настанні зими верхній шар води замерзає. Однак вода внизу залишається в рідкому стані.

Якби лід був щільніше води, цей замерзлий шар занурився б. Це могло б піднести новий рідкий шар до холоду атмосфери і замерзнути, щоб зануритися. Таким чином вся вода в озерах замерзала б, загрожуючи підводному життю.

Однак завдяки неправильним властивостям води відбувається інше явище. Коли поверхневий шар замерзне, вода під ним утримується при температурі 4 ° С.

Це відбувається завдяки тому, що вода досягає своєї найвищої щільності при 4 ° C, тобто донна вода завжди буде на максимумі при цій температурі.

Якщо вона врешті-решт збільшиться, щільність виштовхне її на поверхню, де крижаний покрив знову замерзне.

Завдяки цьому явищу температура водойм залишається стабільною і захищеною від холоду атмосфери. Це гарантує виживання видів тварин і рослин, які живуть у воді.

Ці 4 градуси - це те, що має значення для всіх істот, які живуть у водах полюсів, таких як орки та тюлені крабетера.

У житті поза водою

Життя людини і взагалі всі форми життя, які існують на Землі, також виграють від аномальних якостей води.

З одного боку, слід врахувати, що більша частина кисню надходить від різних видів, що складають фітопланктон. Ця форма життя не вижила б, якби океани могли замерзнути, і це завадило б розвитку людського та тваринного життя.

З іншого боку, нерегулярне розширення води також впливає на океанські течії. Тому це також впливає на кліматичні умови планети.

Список літератури

1. Чаплін, М. (Сф.). Пояснення аномалій щільності води. Відновлено: lsbu.ac.uk
2. Гельменстін, А. (2017). Чому плаває лід? Відновлено з: thinkco.com
3. Діти та наука. (СФ). Аномалія води. Відновлено з: vias.org
4. Мейєр, М. (2016). Лід. Відновлено: britannica.com
5. Study.com. (СФ). Теплове розширення: визначення, рівняння та приклади. Відновлено з: study.com.