VAD ÄR OREGELBUNDEN VATTENUTVIDGNING? - VETENSKAP - 2025

Den oregelbundna expansionen av vatten är en fysisk egenskap som gör att vattnet genomgår en expansion när det fryser. Det anses vara en oregelbunden egenskap, eftersom de flesta element expanderar i värme och sammandras i kyla. Men i vatten sker expansionsprocessen vid någon av de två temperaturförändringarna.

Vatten anses vanligen vara den vanligaste vätskan på grund av dess överflöd på jorden. Men i verkligheten är det motsatt: dess anomala egenskaper gör den till den mest ovanliga vätskan.

Bildkälla: Wikimedia.org.

Det är dock just dess oregelbundna egenskaper som har möjliggjort utvecklingen av livet på jorden.

Termisk expansion och kroppstäthet

Termisk expansion eller utvidgning är ett fenomen som uppstår när storleken på ett objekt ökar på grund av en temperaturförändring.

När temperaturen i en kropp ökar orsakar det att dess molekyler rör sig snabbare. Denna rörelse skapar ett större utrymme mellan dessa molekyler och detta nya utrymme får objektets storlek att öka.

Det är viktigt att notera att inte alla organ utvidgar samma. Till exempel är metaller som aluminium och stål element som vid uppvärmning uppnår större expansion än glas.

När en kropp genomgår värmeutvidgning förändras inte bara storleken utan också densiteten.

Densitet är mängden materia som finns i en volymenhet. Detta är med andra ord det totala antalet molekyler som ett element har i ett visst utrymme.

Till exempel har stål en högre densitet än fjädrar. Därför tar ett kilo stål mindre plats än ett kilo fjädrar.

När en kropp expanderar behåller den samma massa men ökar utrymmet den upptar. Därför, när temperaturen ökar, ökar också storleken men densiteten minskar.

Oregelbunden utvidgning av vatten

Termisk expansion i vatten har speciella egenskaper som är viktiga för att bevara livet.

Å ena sidan genomgår värme det samma expansionsprocess som de flesta kroppar. Dess molekyler separeras och expanderar och förvandlas till vattenånga.

Men när det svalnar inträffar en unik process: när temperaturen sjunker börjar denna vätska komprimera.

Men när den når 4 ° C expanderar den. Slutligen, när den når 0 ° C, den temperatur som är nödvändig för dess frysning, ökar dess volym upp till 9%.

Detta beror på att molekylerna i fryst vatten klumpas samman i olika strukturer än andra material, som lämnar stora utrymmen mellan dem. Därför upptar de en större volym än vatten i flytande tillstånd.

Ett vardagligt exempel där detta fenomen kan observeras är beredningen av is i ishinkar. När ishinkarna är fyllda med vatten i flytande tillstånd är det omöjligt att fylla dem ovanför kanten eftersom det uppenbarligen skulle spillas.

När man tar bort isen är det emellertid möjligt att observera hur den sticker ut från ishinkarna. Således visar att volymen har ökat under frysprocessen.

Uppenbarligen, när molekylerna av vatten förvandlas till is expanderar, minskar dess densitet också. Därför är fruset vatten mindre tätt än flytande vatten, vilket ger isen egenskapen att flyta.

Detta kan ses i mycket enkla exempel, t.ex. när isen som har tillsatts till en drink flyter i glaset.

Men det kan också observeras i stora naturfenomen som isplattan som bildas på vatten på vintern och till och med när det finns isberg.

Betydelsen av oregelbunden vattenutvidgning

Den oregelbundna utvidgningen av vattnet är inte bara en vetenskaplig nyfikenhet. Det är också ett fenomen som har spelat en grundläggande roll i utvecklingen av livet på jorden, både inom och utanför vattnet.

I vattenlevande liv

I vattendrag som sjöar är det möjligt att observera att när vintern kommer fryser det övre skiktet av vattnet. Vattnet under förblir emellertid i flytande tillstånd.

Om isen var tätare än vatten, skulle detta frysta skikt sjunka. Detta skulle utsätta ett nytt vätskeskikt för kylan i atmosfären och frysa för att sjunka. På detta sätt skulle allt vatten i sjöarna frysa och äventyra undervattensliv.

Tack vare de oregelbundna egenskaperna hos vatten uppstår emellertid ett annat fenomen. När ytskiktet fryser hålls vattnet under det vid en temperatur av 4 ° C.

Detta inträffar tack vare det faktum att vattnet når sin högsta densitet vid 4 ° C, det vill säga bottenvattnet kommer alltid att vara maximalt vid denna temperatur.

Om den så småningom ökade, skulle densiteten pressa den till ytan där isarken skulle frysa den igen.

Tack vare detta fenomen förblir temperaturen i vattenskropparna stabil och skyddad från kylan i atmosfären. Detta garanterar överlevnaden för djur- och växtarter som lever i vattnet.

De fyra graderna är det som gör skillnaden för alla varelser som lever i vattnen i polerna, som Orcas och crabeater sälar.

I livet ur vattnet

Mänskligt liv och i allmänhet alla former av liv som finns på jorden, drar också nytta av de onormala egenskaperna hos vatten.

Å ena sidan är det nödvändigt att tänka på att det mesta av syre kommer från de olika arter som utgör fytoplankton. Denna livsform skulle inte överleva om haven kunde frysa och det skulle hindra utvecklingen av människors och djurliv.

Å andra sidan påverkar den oregelbundna utvidgningen av vattnet också havströmmar. Därför har det också effekter på planetens klimatförhållanden.

referenser

1. Chaplin, M. (SF). Förklaring av täthetsanomalierna i vatten. Återställd från: lsbu.ac.uk
2. Helmenstine, A. (2017). Varför flyter isen? Återställd från: thoughtco.com
3. Barn & vetenskap. (SF). Anomalin of Water. Återställd från: vias.org
4. Meier, M. (2016). Is. Återställd från: britannica.com
5. Study.com. (SF). Termisk expansion: Definition, ekvation och exempel. Återställd från: study.com.