Τι είναι η διαστρεβλωμένη διανομή νερού;

Το Αδιατάρακτη διάλυση νερού είναι μια φυσική ιδιότητα που προκαλεί το νερό να υποβληθεί σε διαδικασία επέκτασης όταν παγώνει.

Θεωρείται ακανόνιστη ιδιοκτησία, επειδή τα περισσότερα στοιχεία επεκτείνονται με θερμότητα και συμβαίνουν με το κρύο. Ωστόσο, στο νερό η διαδικασία διαστολής εμφανίζεται σε οποιαδήποτε από τις δύο αλλαγές θερμοκρασίας.

Συνήθως, το νερό θεωρείται το πιο κοινό υγρό λόγω της αφθονίας του στη Γη. Αλλά στην πραγματικότητα είναι ακριβώς το αντίθετο: οι ανώμαλες ιδιότητές του το καθιστούν το πιο αθόρυβο υγρό.

Ωστόσο, ακριβώς οι ακανόνιστες ιδιότητές τους επέτρεψαν την ανάπτυξη της ζωής στη Γη.

Η θερμική διαστολή και η πυκνότητα των σωμάτων

Η θερμική επέκταση ή επέκταση είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν το μέγεθος ενός αντικειμένου αυξάνεται λόγω αλλαγής της θερμοκρασίας του.

Όταν η θερμοκρασία ενός σώματος αυξάνεται, αυτό αναγκάζει τα μόρια του να κινούνται με μεγαλύτερη ταχύτητα. Αυτή η κίνηση προκαλεί μεγαλύτερο διάστημα μεταξύ αυτών των μορίων και αυτός ο νέος χώρος προκαλεί την αύξηση του μεγέθους του αντικειμένου.

Είναι σημαντικό να έχετε κατά νου ότι δεν αναπτύσσονται όλα τα όργανα εξίσου. Για παράδειγμα, τα μέταλλα όπως το αλουμίνιο και ο χάλυβας είναι στοιχεία που, όταν θερμαίνονται, φθάνουν σε μεγαλύτερη διαστολή από το γυαλί.

Όταν ένα σώμα υφίσταται θερμική επέκταση, αλλάζει όχι μόνο το μέγεθός του αλλά και την πυκνότητα του.

Η πυκνότητα είναι η ποσότητα της ύλης που περιέχεται σε μια μονάδα όγκου. Αυτό, με άλλα λόγια, είναι το σύνολο μορίων που ένα στοιχείο έχει σε ένα δεδομένο χώρο.

Για παράδειγμα, ο χάλυβας έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από τα φτερά. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα κιλό χάλυβα καταλαμβάνει λιγότερο χώρο από ένα κιλό φτερά.

Όταν ένα σώμα επεκτείνεται, διατηρεί την ίδια μάζα αλλά αυξάνει το χώρο που καταλαμβάνει. Επομένως, όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, το μέγεθος επίσης αυξάνεται αλλά μειώνεται η πυκνότητα.

Παράτυπη διαστολή του νερού

Η θερμική διαστολή στο νερό παρουσιάζει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που είναι θεμελιώδη για τη διατήρηση της ζωής.

Αφενός, όταν θερμαίνεται το νερό, υφίσταται την ίδια διαδικασία διαστολής όπως και τα περισσότερα σώματα. Τα μόρια του διαχωρίζονται και επεκτείνονται και μετατρέπονται σε υδρατμούς.

Ωστόσο, όταν δροσίζει μια μοναδική διαδικασία συμβαίνει: καθώς η θερμοκρασία πέφτει, αυτό το υγρό αρχίζει να συμπιέζεται.

Αλλά όταν φτάσει στους 4 ° C, επεκτείνεται. Τέλος, όταν φτάσει στους 0 ° C, η θερμοκρασία είναι απαραίτητη για την κατάψυξη, ο όγκος της αυξάνεται έως και 9%.

Αυτό συμβαίνει επειδή τα κατεψυγμένα μόρια νερού ομαδοποιούνται σε διαφορετικές δομές από άλλα υλικά, τα οποία αφήνουν μεγάλους χώρους μεταξύ τους. Συνεπώς, καταλαμβάνουν μεγαλύτερο όγκο από το νερό σε υγρή κατάσταση.

Ένα καθημερινό παράδειγμα στο οποίο μπορεί να παρατηρηθεί αυτό το φαινόμενο είναι η παρασκευή πάγου σε κάδους πάγου. Όταν οι κάδοι γεμίζουν με νερό σε υγρή κατάσταση, είναι αδύνατο να τις γεμίσετε πάνω από την άκρη, γιατί προφανώς θα χυθεί.

Ωστόσο, κατά την αφαίρεση του πάγου είναι δυνατόν να παρατηρήσουμε πως προεξέχει από τους πάγκους πάγου. Αποδεικνύοντας ότι ο όγκος αυτού αυξήθηκε κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατάψυξης.

Προφανώς, όταν τα μόρια του νερού που μετατρέπονται σε πάγο αναπτύσσονται, η πυκνότητά τους επίσης μειώνεται. Ως εκ τούτου, το παγωμένο νερό είναι λιγότερο πυκνό από το υγρό νερό, το οποίο δίνει στον πάγο την ιδιότητα του πλωτού.

Αυτό μπορεί να φανεί σε πολύ απλά παραδείγματα, όπως όταν ο πάγος που έχει τοποθετηθεί σε ένα ποτό επιπλέει στο ποτήρι.

Αλλά μπορεί επίσης να παρατηρηθεί σε μεγάλα φυσικά φαινόμενα όπως το στρώμα πάγου που σχηματίζεται στο χειμερινό νερό και ακόμη και στην ύπαρξη παγόβουνων.

Η σημασία της ακανόνιστης διάλυσης του νερού

Η παράτυπη διαστολή του νερού δεν είναι μόνο επιστημονική περιέργεια. Είναι επίσης ένα φαινόμενο που έχει διαδραματίσει θεμελιώδη ρόλο στην ανάπτυξη της ζωής στη Γη, τόσο εντός όσο και εκτός του ύδατος.

Στην υδρόβια ζωή

Σε σώματα νερού όπως είναι οι λίμνες, είναι δυνατόν να παρατηρήσουμε ότι όταν φθάνει ο χειμώνας το ανώτερο στρώμα του νερού παγώνει. Ωστόσο, το νερό που ακολουθεί διατηρείται σε υγρή κατάσταση.

Εάν ο πάγος ήταν πυκνότερος από το νερό, αυτό το φύλλο πάγου θα βύθισε. Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει την έκθεση ενός νέου υγρού στρώματος στο κρύο της ατμόσφαιρας και θα παγώσει μέχρι να καταρρεύσει. Με αυτόν τον τρόπο, όλο το νερό στις λίμνες θα παγώσει, θέτοντας σε κίνδυνο την υποβρύχια ζωή.

Ωστόσο, χάρη στις ακανόνιστες ιδιότητες του νερού, εμφανίζεται ένα διαφορετικό φαινόμενο. Όταν το επιφανειακό στρώμα παγώσει, το νερό που βρίσκεται κάτω από αυτό διατηρείται σε θερμοκρασία 4 ° C.

Αυτό συμβαίνει επειδή το νερό φθάνει στην υψηλότερη πυκνότητα του στους 4 ° C, πράγμα που σημαίνει ότι το νερό κάτω θα είναι πάντα το μέγιστο σε αυτή τη θερμοκρασία.

Αν τελικά αυξηθεί, η πυκνότητα θα τον ώθησε προς την επιφάνεια όπου το φύλλο πάγου θα το παγώσει και πάλι.

Χάρη σε αυτό το φαινόμενο, η θερμοκρασία των σωμάτων του νερού παραμένει σταθερή και προστατεύεται από το κρύο της ατμόσφαιρας. Αυτό εγγυάται την επιβίωση των ζωικών και φυτικών ειδών που ζουν μέσα στο νερό.

Αυτές οι 4 μοίρες είναι αυτό που κάνει τη διαφορά για όλα τα πλάσματα που ζουν στα νερά των πόλων ως φάλαινες δολοφόνων και φώκιες.

Στη ζωή έξω από το νερό

Η ανθρώπινη ζωή και γενικά όλες οι μορφές ζωής που υπάρχουν στη Γη, επωφελούνται επίσης από τις ανώμαλες ιδιότητες του νερού.

Από τη μία πλευρά, είναι απαραίτητο να θεωρηθεί ότι το μεγαλύτερο μέρος του οξυγόνου προέρχεται από τα διάφορα είδη που συνθέτουν το φυτοπλαγκτόν. Αυτός ο τρόπος ζωής δεν θα επιβιώσει εάν οι ωκεανοί μπόρεσαν να παγώσουν και αυτό θα εμπόδιζε την ανάπτυξη της ανθρώπινης και ζωικής ζωής.

Από την άλλη πλευρά, η ακανόνιστη διαστολή του νερού επηρεάζει επίσης τα ωκεάνια ρεύματα. Επομένως, έχει επίσης επιπτώσεις στις κλιματολογικές συνθήκες του πλανήτη.

Αναφορές

1. Chaplin, Μ. (S.F.). Επεξήγηση των Ανωμαλιών Πυκνότητας του Νερού. Ανακτήθηκε από: lsbu.ac.uk
2. Helmenstine, Α. (2017). Γιατί το Float Ice; Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
3. Παιδιά και Επιστήμη. (S.F.). Η Ανωμαλία του Νερού. Ανακτήθηκε από: vias.org
4. Meier, Μ. (2016). Πάγος Ανακτήθηκε από: britannica.com
5. Study.com. (S.F.). Θερμική επέκταση: Ορισμός, Εξίσωση & Παραδείγματα. Ανακτήθηκε από: study.com.