درک ناهنجاریهای آب
هر جسمی با افزایش دما منبسط میشود (حجم آن افزایش مییابد) و با کاهش دما منقبض میشود (حجم آن کاهش مییابد) سوهو جسم کاهش مییابد. آب نیز با افزایش دما منبسط و با کاهش دما منقبض میشود، اما نه در دمای ۰ درجه سانتیگراد.oج - 4oج. بین دماهای 0 oسی تا ۰ oC، با افزایش دما، حجم آب کاهش مییابد (آب منقبض میشود). اگر آب را در دمای 0 درجه سانتیگراد گرم کنیم oC، هر چه آب گرمتر باشد، حجم آب بیشتر کاهش مییابد. فرآیند انقباض زمانی متوقف میشود که دمای آب به 4 درجه سانتیگراد برسد. oج. بالاتر از ۴ oج، با افزایش دما، حجم آب افزایش مییابد (آب منبسط میشود). برعکس، با کاهش دما از ۴، حجم آب افزایش مییابد (افزایش حجم آب). oسی تا ۰ oج. این آب عجیب به عنوان شناخته می شود ناهنجاری آب.
به عنوان مثال، ما آب را در دمای 30 قرار میدهیمoسی به فریزروقتی داخل فریزر، دمای آب کاهش مییابد. وقتی دمای آب کاهش مییابد، حجم آب نیز کاهش مییابد (آب منقبض میشود). وقتی به دمای ۴ میرسد oC، آب شروع به انبساط میکند (حجم آب افزایش مییابد). انبساط آب وقتی متوقف میشود که دما به ۰ برسد. oج. متفاوت از سایر اجسام که وقتی دمای جسم به صفر درجه کاهش مییابد، همچنان منقبض میشوند (حجم جسم کاهش مییابد)oC.
وقتی یک جسم کوچک میشود (
حجم جسم کاهش مییابد)، چگالی یا چگالی یک جسم افزایش مییابد. برعکس، وقتی یک جسم منبسط میشود (حجم جسم افزایش مییابد)، چگالی یا جرم جسم کاهش مییابد. فرمول چگالی = جرم / حجم. جرم یک جسم همیشه ثابت میماند. در همین حال، حجم آن میتواند بسته به دما تغییر کند. آب فقط تا دمای ۴ منقبض میشود (حجم آب کاهش مییابد). oC بنابراین آب در دمای 4 بیشترین چگالی را دارد oC.
به نمودار زیر نگاه کنید. این نمودار رابطه بین حجم آب و دما را نشان میدهد.
مزایای ناهنجاریهای آب
مزایای ناهنجاریهای آب بیشتر در مناطقی با زمستانهای سرد احساس میشود. با فرا رسیدن زمستان، دمای هوا کاهش مییابد. سطح آب با هوا در تماس قرار میگیرد و باعث میشود دمای آب روی سطح رودخانهها یا دریاچهها کاهش یابد. با کاهش دمای آب، حجم آب نیز کاهش مییابد. با کاهش حجم آب، چگالی آب افزایش مییابد. آب در سطح چگالی بیشتری نسبت به آب زیرین دارد. از آنجا که چگالی بیشتری دارد، آب در سطح فرو میرود. آب زیرین چگالی بیشتری دارد، بنابراین شناور میشود. این فرآیند تا زمانی که دمای آب به ۴ درجه سانتیگراد برسد، ادامه مییابد. oج. به یاد داشته باشید، آب فقط تا ۴ درجه منقبض میشود (حجم آب کاهش مییابد). oج. بنابراین، آب در دمای 4 بیشترین چگالی را دارد. oC.
وقتی دمای آب روی سطح رودخانه یا دریاچه کمتر از ۴ درجه سانتیگراد شود oج، آب روی سطح منبسط میشود (حجم آب افزایش مییابد). از آنجا که حجم آب افزایش مییابد، چگالی آب کاهش مییابد. چگالی آب روی سطح کمتر از چگالی آب زیرین است، بنابراین آب روی سطح نمیتواند به سمت پایین حرکت کند. آب روی سطح روی سطح باقی میماند و با کاهش دمای آب به 0 درجه سانتیگراد، ابتدا یخ میزند.oج. از آنجا که با آب روی سطح تماس پیدا میکند، با کاهش دمای آب به صفر، آب زیر سطح نیز شروع به یخ زدن میکند.oج. و غیره. بنابراین فرآیند انجماد در آب روی سطح شروع میشود. آب در کف دریاچه یا بستر رودخانه معمولاً یخ نمیزند زیرا دمای هوا خیلی سرد نیست. از آنجا که آب در کف سهم یخ خود را دریافت نمیکند، ماهیها و سایر موجوداتی که در کف دریاچه یا بستر رودخانه زندگی میکنند، در زمستان زنده میمانند.
