Að skilja vatnsfrávik
Sérhver hlutur þenst út (rúmmál hlutarins eykst) þegar hitastig hlutarins hækkar og hluturinn minnkar (rúmmál hlutarins minnkar) þegar suhu Hluturinn minnkar. Vatn þenst einnig út þegar hitastig þess hækkar og dregst saman þegar hitastig þess lækkar, en ekki við 0°C.oC - 4oC. Milli hitastigs 0 oC til 4 oC, vatnsrúmmál minnkar (vatn skreppur saman) þegar hitastigið hækkar. Ef við hitum vatn við hitastigið 0 oC, því heitara sem vatnið er, því meira minnkar vatnsrúmmálið. Rýrnunarferlið hættir þegar vatnið nær 4°C hita. oC. Yfir 4 oC, rúmmál vatns eykst (vatn þenst út) þegar hitastigið hækkar. Aftur á móti þenst vatn út (vatnsrúmmál eykst) þegar hitastigið lækkar úr 4 oC til 0 oC. Þetta undarlega vatn er þekkt sem vatnsfrávik.
Til dæmis setjum við vatn við 30°C hita.oC inn í frystirÞegar inni frystir, vatnshitinn lækkar. Þegar vatnshitinn lækkar, minnkar vatnsrúmmálið einnig (vatnið skreppur saman). Þegar það nær 4 hita oC, vatnið byrjar að þenjast út (rúmmál vatnsins eykst). Þensla vatnsins hættir þegar hitastigið nær 0 oC. Ólíkt öðrum hlutum sem halda áfram að minnka (rúmmál hlutarins minnkar) þegar hitastig hlutarins lækkar niður í 0oC.
Þegar hlutur minnkar (
rúmmál hlutarins minnkar), þéttleiki eða eðlisþyngd hlutar eykst. Aftur á móti, þegar hlutur þenst út (rúmmál hlutarins eykst), minnkar eðlisþyngd eða massi hlutarins. Formúlan fyrir eðlisþyngd = massi / rúmmál. Massi hlutar helst alltaf stöðugur. Á sama tíma getur rúmmál hans breyst eftir hitastigi. Vatn dregst saman (rúmmál vatns minnkar) aðeins upp að 4°C. oC því hefur vatn mesta eðlisþyngd við hitastigið 4 oC.
Skoðið grafið hér fyrir neðan. Þetta graf sýnir sambandið milli vatnsrúmmáls og hitastigs.
Kostir vatnsfrávika
Ávinningurinn af vatnsfrávikum er mest áberandi á svæðum með kalda vetur. Þegar veturinn kemur lækkar lofthiti. Vatnsyfirborðið kemst í snertingu við loftið, sem veldur því að hitastig vatnsins á yfirborði áa eða vatna lækkar. Þegar vatnshitinn lækkar minnkar vatnsrúmmálið einnig. Þegar vatnsrúmmálið minnkar eykst vatnsþéttleiki þess. Vatn á yfirborðinu hefur meiri eðlisþyngd en vatnið fyrir neðan. Vegna þess að það hefur meiri eðlisþyngd sekkur vatnið á yfirborðinu. Vatnið fyrir neðan hefur meiri eðlisþyngd, þannig að það flýtur. Þetta ferli heldur áfram þar til vatnshitinn nær 4°C. oC. Mundu að vatnið minnkar (vatnsrúmmálið minnkar) aðeins um allt að 4 oC. Þess vegna hefur vatn mesta eðlisþyngd við hitastigið 4 oC.
Þegar vatnshitinn á yfirborði árinnar eða vatnsins fer niður fyrir 4 oC, vatnið á yfirborðinu þenst út (rúmmál vatns eykst). Vegna þess að rúmmál vatns eykst minnkar eðlisþyngd þess. Eðlisþyngd vatnsins á yfirborðinu er minni en eðlisþyngd vatnsins fyrir neðan, þannig að vatnið á yfirborðinu getur ekki farið niður á við. Vatnið á yfirborðinu helst efst og frýs fyrst þegar vatnshitinn lækkar niður í 0°C.oC. Vegna þess að það kemst í snertingu við vatnið á yfirborðinu byrjar vatnið fyrir neðan, nálægt yfirborðinu, einnig að frjósa þegar hitastig vatnsins lækkar niður í 0.oC. Og svo framvegis. Þannig hefst frostferlið í vatninu á yfirborðinu. Vatn á botni stöðuvatns eða árfarvegs frýs venjulega ekki vegna þess að lofthitinn er ekki mjög kaldur. Vegna þess að vatnið á botninum fær ekki sinn skerf af ís, lifa fiskar og aðrar verur sem lifa á botni stöðuvatnsins eða árfarvegsins af veturinn.
