Forståelse af vandanomalier
Enhver genstand udvider sig (volumen stiger), når temperaturen stiger, og krymper (volumen falder), når temperaturen falder. Vand udvider sig også, når temperaturen stiger, og krymper, når temperaturen falder, men ikke ved temperaturer på 0 ° C - 4 ° C. Mellem temperaturer på 0 ° C og 4 ° C falder vandvolumenet (vand krymper), når temperaturen stiger. Hvis vi opvarmer vand ved en temperatur på 0 ° C, jo varmere vandet er, desto mere falder vandvolumenet. Krympningsprocessen stopper, når vandet når en temperatur på 4 ° C. Over 4 ° C øges vandvolumenet (vandudvider sig), når temperaturen stiger. Omvendt udvider vand sig (vandvolumen stiger), når temperaturen falder fra 4 ° C til 0 ° C. Denne besynderlighed ved vand er kendt som vandets anomali.
For eksempel putter vi vand ved 30 ° C i fryseren . Når det er i fryseren , falder vandtemperaturen. Når vandtemperaturen falder, falder vandvolumenet også (vandet krymper). Når det når en temperatur på 4 ° C, begynder vandet at udvide sig (vandvolumenet stiger). Vandets udvidelse stopper, når temperaturen når 0 ° C. Dette er anderledes end andre objekter, der fortsætter med at krympe (objektets volumen falder), når objektets temperatur falder til 0 ° C.
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 vinter. 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 (sinks) vandet ved overfladen. Vandet nedenunder har en højere densitet, så det flyder (floats). Denne proces foregår, indtil vandtemperaturen når 4 ° C. Husk, at vand kun krymper (reducerer volumen) op til 4 ° C. Derfor har vand sin højeste densitet ved 4 ° C.
Når vandtemperaturen på overfladen af en flod eller sø falder til under 4 ° C, udvider vandet på overfladen sig (vandvolumenet stiger). Fordi vandvolumenet stiger, falder vandets densitet. Vandets densitet på overfladen er lavere 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. Fordi det kommer i kontakt med vandet på overfladen, begynder vandet nedenunder nær overfladen også at fryse, når vandtemperaturen falder til 0 ° C. Og så videre. Så fryseprocessen begynder med vandet på overfladen. Vandet på bunden af en sø eller flod fryser normalt ikke, fordi lufttemperaturen ikke er særlig kold. Fordi vandet på bunden ikke får sin andel af isterninger, forbliver fiskene og andre levende væsner på bunden af søen eller floden i live om vinteren.
