Comprensió de les anomalies de l'aigua
Tot objecte s'expandeix (el volum de l'objecte augmenta) quan la temperatura de l'objecte augmenta i l'objecte es contrau (el volum de l'objecte disminueix) quan suhu L'objecte disminueix. L'aigua també es dilata quan la seva temperatura augmenta i es contrau quan la seva temperatura disminueix, però no a 0 °C.oC - 4oC. Entre temperatures 0 oC a 4 oC, el volum d'aigua disminueix (l'aigua es contrau) a mesura que augmenta la temperatura. Si escalfem aigua a una temperatura de 0 oC, com més calenta és l'aigua, més disminueix el volum d'aigua. El procés de contracció s'atura quan l'aigua arriba a una temperatura de 4 oC. Per sobre de 4 oC, el volum d'aigua augmenta (l'aigua s'expandeix) a mesura que augmenta la temperatura. Per contra, l'aigua s'expandeix (augmenta el volum d'aigua) quan la temperatura disminueix de 4 oC a 0 oC. Aquesta aigua estranya es coneix com anomalia de l'aigua.
Per exemple, posem aigua a una temperatura de 30oC en congeladorQuan siguis a dins congelador, la temperatura de l'aigua disminueix. Quan la temperatura de l'aigua disminueix, el volum de l'aigua també disminueix (l'aigua es contrau). Quan arriba a una temperatura de 4 oC, l'aigua comença a expandir-se (el volum d'aigua augmenta). L'expansió de l'aigua s'atura quan la temperatura arriba a 0 oC. Diferent d'altres objectes que continuen encongint-se (el volum de l'objecte disminueix) quan la temperatura de l'objecte disminueix a 0oC.
Quan un objecte es contrau (
el volum de l'objecte disminueix), densitat o la densitat d'un objecte augmenta. Per contra, quan un objecte s'expandeix (el volum de l'objecte augmenta), la densitat o massa de l'objecte disminueix. La fórmula de la densitat = massa / volum. La massa d'un objecte sempre roman constant. Mentrestant, el seu volum pot canviar, depenent de la temperatura. L'aigua es contrau (el volum de l'aigua disminueix) només fins a una temperatura de 4 oC, per tant, l'aigua té la densitat més gran a una temperatura de 4 oC.
Mireu el gràfic següent. Aquest gràfic mostra la relació entre el volum d'aigua i la temperatura.
Beneficis de les anomalies de l'aigua
Els beneficis de les anomalies de l'aigua es noten més a les zones amb hiverns freds. Quan arriba l'hivern, les temperatures de l'aire baixen. La superfície de l'aigua entra en contacte amb l'aire, cosa que fa que la temperatura de l'aigua a la superfície dels rius o llacs disminueixi. A mesura que la temperatura de l'aigua disminueix, el volum de l'aigua també disminueix. A mesura que el volum de l'aigua disminueix, la densitat de l'aigua augmenta. L'aigua a la superfície té una densitat més alta que l'aigua que hi ha a sota. Com que té una densitat més alta, l'aigua a la superfície s'enfonsa. L'aigua que hi ha a sota té una densitat més alta, de manera que sura. Aquest procés continua fins que la temperatura de l'aigua arriba als 4 °C. oC. Recordeu que l'aigua només es redueix (el volum d'aigua disminueix) fins a 4 oC. Per tant, l'aigua té la densitat més alta a una temperatura de 4 oC.
Quan la temperatura de l'aigua a la superfície del riu o del llac baixa de 4 oC, l'aigua a la superfície s'expandeix (el volum d'aigua augmenta). Com que el volum d'aigua augmenta, la densitat de l'aigua disminueix. La densitat de l'aigua a la superfície és menor que la densitat de l'aigua que hi ha a sota, de manera que l'aigua a la superfície no es pot moure cap avall. L'aigua a la superfície roman a la part superior i es congela primer a mesura que la temperatura de l'aigua disminueix a 0 °C.oC. Com que entra en contacte amb l'aigua de la superfície, l'aigua que hi ha a sota, a prop de la superfície, també comença a congelar-se a mesura que la temperatura de l'aigua disminueix a 0.oC. I així successivament. Així doncs, el procés de congelació comença a l'aigua de la superfície. L'aigua del fons d'un llac o llit d'un riu normalment no es congela perquè la temperatura de l'aire no és gaire freda. Com que l'aigua del fons no rep la seva dosi de gel, els peixos i altres criatures que viuen al fons del llac o llit del riu sobreviuen a l'hivern.
