Forståelse af vandanomalier
Enhver genstand udvider sig (genstandens volumen stiger), når genstandens temperatur stiger, og genstanden krymper (genstandens volumen falder), når suhu Objektet formindskes. Vand udvider sig også, når temperaturen stiger, og trækker sig sammen, når temperaturen falder, men ikke ved 0°C.oC - 4oC. Mellem temperaturer 0 oC til 4 oC, vandmængden falder (vandet krymper), når temperaturen stiger. Hvis vi opvarmer vand ved en temperatur på 0 oC, jo varmere vandet er, desto mere falder vandmængden. Krympningsprocessen stopper, når vandet når en temperatur på 4 oC. Over 4 oC, vandets volumen øges (vandet udvider sig), når temperaturen stiger. Omvendt udvider vand sig (vandvolumenet stiger), når temperaturen falder fra 4 oC til 0 oC. Dette mærkelige vand er kendt som vandanomalien.
For eksempel sætter vi vand med en temperatur på 30oC ind i fryserNår du er indenfor fryser, falder vandtemperaturen. Når vandtemperaturen falder, falder vandvolumenet også (vandet krymper). Når den når en temperatur på 4 oC, vandet begynder at udvide sig (vandvolumenet stiger). Vandets udvidelse stopper, når temperaturen når 0 oC. Forskellig fra andre objekter, som fortsætter med at krympe (objektets volumen falder), når objektets temperatur falder til 0oC.
Når et objekt krymper (
objektets volumen falder), tæthed eller en genstands densitet øges. Omvendt, når en genstand udvider sig (genstandens volumen øges), falder genstandens densitet eller masse. Formlen for densitet = masse / volumen. En genstands masse forbliver altid konstant. I mellemtiden kan dens volumen ændre sig afhængigt af temperaturen. Vand trækker sig sammen (vandvolumenet falder) kun op til en temperatur på 4 oC, derfor har vand den største densitet ved en temperatur på 4 oC.
Se på grafen nedenfor. Denne graf viser forholdet mellem vandvolumen og temperatur.
Fordele ved vandanomalier
Fordelene ved vandanomalier mærkes mest i områder med kolde vintre. Når vinteren kommer, falder lufttemperaturen. Vandoverfladen kommer i kontakt med luften, hvilket får temperaturen af vandet på overfladen af floder eller søer til at falde. Når vandtemperaturen falder, falder vandmængden også. Når vandmængden falder, øges vandtætheden. Vand ved overfladen har en højere densitet end vandet nedenunder. Fordi det har en højere densitet, synker vandet ved overfladen. Vandet nedenunder har en højere densitet, så det flyder. Denne proces fortsætter, indtil vandtemperaturen når 4°C. oC. Husk, at vandet kun krymper (vandvolumenet falder) op til 4 oC. Derfor har vand den højeste densitet ved en temperatur på 4 oC.
Når vandtemperaturen på flodoverfladen eller søoverfladen bliver lavere end 4 oC, vandet på overfladen udvider sig (vandets volumen stiger). Fordi vandets volumen stiger, falder vandets densitet. Vandets densitet på overfladen er mindre end densiteten af vandet nedenunder, så vandet på overfladen kan ikke bevæge sig nedad. Vandet på overfladen forbliver øverst og fryser først, når vandtemperaturen falder til 0°C.oC. Fordi det kommer i kontakt med vandet på overfladen, begynder vandet nedenunder nær overfladen også at fryse, når vandets temperatur falder til 0.oC. Og så videre. Så frysningsprocessen begynder i vandet på overfladen. Vand på bunden af en sø eller et flodleje fryser normalt ikke, fordi lufttemperaturen ikke er særlig kold. Fordi vandet på bunden ikke får sin andel af is, overlever fisk og andre skabninger, der lever på bunden af søen eller flodlejet, vinteren.
