Pochopení vodních anomálií
Každý objekt se rozpíná (objem se zvětšuje), když se teplota objektu zvyšuje, a zmenšuje se (objem se zmenšuje), když se teplota objektu snižuje. Voda se také rozpíná, když se teplota zvyšuje, a zmenšuje se, když se teplota snižuje, ale ne při teplotách 0 ° C – 4 ° C. Mezi teplotami 0 ° C a 4 ° C se objem vody s rostoucí teplotou snižuje (voda se smršťuje). Pokud zahříváme vodu na teplotu 0 ° C, čím je voda teplejší, tím více se objem vody snižuje. Proces smršťování se zastaví, když voda dosáhne teploty 4 ° C. Nad 4 ° C se objem vody s rostoucí teplotou zvětšuje (voda se rozpíná). Naopak se voda rozpíná (objem vody se zvětšuje), když teplota klesá ze 4 ° C na 0 ° C. Tato zvláštnost vody je známá jako anomálie vody.
Například do mrazničky dáme vodu o teplotě 30 ° C . Když je v mrazničce , teplota vody klesá. Když teplota vody klesá, zmenšuje se i objem vody (voda se smršťuje). Když dosáhne teploty 4 ° C, voda se začne rozpínat (objem vody se zvětšuje). Rozpínání vody se zastaví, když teplota dosáhne 0 ° C. Tím se liší od jiných objektů, které se dále zmenšují (objem objektu se zmenšuje), když teplota objektu klesne na 0 ° C.
Když se objekt zmenší (
objem objektu se zmenšuje), hustota nebo se hustota objektu zvětšuje. Naopak, když se objekt rozpíná (objem objektu se zvětšuje), hustota nebo hmotnost objektu se zmenšuje. Vzorec pro hustotu = hmotnost / objem. Hmotnost objektu zůstává vždy konstantní. Jeho objem se zároveň může měnit v závislosti na teplotě. Voda se smršťuje (objem vody se zmenšuje) pouze do teploty 4 °C. oC, proto má voda největší hustotu při teplotě 4 oC.
Podívejte se na graf níže. Tento graf znázorňuje vztah mezi objemem vody a teplotou.
Výhody vodních anomálií
Výhody vodních anomálií se nejvíce projevují v oblastech se zimou. S příchodem zimy klesá teplota vzduchu. Vodní hladina se dotýká vzduchu, což způsobuje pokles teploty vody na hladině řek nebo jezer. S klesající teplotou vody se snižuje i objem vody. S klesajícím objemem vody se zvyšuje hustota vody. Voda na hladině má vyšší hustotu než voda pod ní. Protože má vyšší hustotu, voda na hladině klesá (sinks). Voda pod hladinou má vyšší hustotu, takže plave (floats). Tento proces probíhá, dokud teplota vody nedosáhne 4 ° C. Nezapomeňte, že voda se smršťuje (zmenšuje objem) pouze do 4 ° C. Proto má voda nejvyšší hustotu při 4 ° C.
Když teplota vody na hladině řeky nebo jezera klesne pod 4 ° C, voda na hladině se rozpíná (objem vody se zvyšuje). Protože se objem vody zvyšuje, hustota vody klesá. Hustota vody na hladině je nižší než hustota vody pod ní, takže voda na hladině se nemůže pohybovat směrem dolů. Voda na hladině zůstává nahoře a mrzne jako první, jakmile teplota vody klesne na 0 ° C. Protože přichází do kontaktu s vodou na hladině, voda pod hladinou také začíná mrznout, jakmile teplota vody klesne na 0 ° C. A tak dále. Proces mrznutí tedy začíná vodou na hladině. Voda na dně jezera nebo řeky obvykle nezamrzá, protože teplota vzduchu není příliš nízká. Protože voda na dně nedostává svůj podíl kostek ledu, ryby a další živí tvorové na dně jezera nebo řeky zůstávají během zimy naživu.
