Comprendere le anomalie dell'acqua
Ogni oggetto si espande (il volume aumenta) quando la sua temperatura aumenta e si contrae (il volume diminuisce) quando la sua temperatura diminuisce. Anche l'acqua si espande quando la temperatura aumenta e si contrae quando diminuisce, ma non a temperature comprese tra 0 ° C e 4 ° C. Tra 0 ° C e 4 ° C, il volume dell'acqua diminuisce (l'acqua si contrae) all'aumentare della temperatura. Se riscaldiamo l'acqua a 0 ° C, più l'acqua è calda, più il suo volume diminuisce. Il processo di contrazione si arresta quando l'acqua raggiunge una temperatura di 4 ° C. Al di sopra dei 4 ° C, il volume dell'acqua aumenta (l'acqua si espande) all'aumentare della temperatura. Viceversa, l'acqua si espande (il volume dell'acqua aumenta) quando la temperatura diminuisce da 4 ° C a 0 ° C. Questa stranezza dell'acqua è nota come anomalia dell'acqua.
Ad esempio, mettiamo dell'acqua a 30 ° C nel congelatore . Quando è nel congelatore , la temperatura dell'acqua diminuisce. Quando la temperatura dell'acqua diminuisce, anche il volume dell'acqua diminuisce (l'acqua si contrae). Quando raggiunge una temperatura di 4 ° C, l'acqua inizia ad espandersi (il volume dell'acqua aumenta). L'espansione dell'acqua si arresta quando la temperatura raggiunge 0 ° C. Questo è diverso da altri oggetti che continuano a contrarsi (il volume dell'oggetto diminuisce) quando la loro temperatura scende a 0 ° C.
Quando un oggetto si restringe (
il volume dell'oggetto diminuisce), densità o la densità di un oggetto aumenta. Viceversa, quando un oggetto si espande (il volume dell'oggetto aumenta), la densità o la massa dell'oggetto diminuisce. La formula per la densità è = massa / volume. La massa di un oggetto rimane sempre costante. Il suo volume, invece, può variare a seconda della temperatura. L'acqua si contrae (il volume dell'acqua diminuisce) solo fino a una temperatura di 4 °C. oC quindi l'acqua ha la massima densità a una temperatura di 4 oC.
Osserva il grafico sottostante. Questo grafico mostra la relazione tra il volume dell'acqua e la temperatura.
Vantaggi delle attrazioni acquatiche
I benefici delle anomalie idriche si avvertono maggiormente nelle zone invernali. Con l'arrivo dell'inverno, la temperatura dell'aria diminuisce. La superficie dell'acqua entra in contatto con l'aria, provocando un abbassamento della temperatura dell'acqua in superficie di fiumi o laghi. Con la diminuzione della temperatura dell'acqua, diminuisce anche il volume dell'acqua. Di conseguenza, la densità dell'acqua aumenta. L'acqua in superficie ha una densità maggiore rispetto all'acqua sottostante. Avendo una densità maggiore, l'acqua in superficie affonda. L'acqua sottostante, avendo una densità maggiore, galleggia. Questo processo si ripete fino a quando la temperatura dell'acqua non raggiunge i 4 ° C. È importante ricordare che l'acqua si contrae (riduce il suo volume) solo fino a 4 ° C. Pertanto, la densità dell'acqua è massima a 4 ° C.
Quando la temperatura dell'acqua sulla superficie di un fiume o di un lago scende al di sotto dei 4 ° C, l'acqua in superficie si espande (il volume dell'acqua aumenta). Poiché il volume dell'acqua aumenta, la densità dell'acqua diminuisce. La densità dell'acqua in superficie è inferiore alla densità dell'acqua sottostante, quindi l'acqua in superficie non può scendere. L'acqua in superficie rimane in alto e congela per prima quando la temperatura dell'acqua scende a 0 ° C. Poiché entra in contatto con l'acqua in superficie, anche l'acqua sottostante vicino alla superficie inizia a congelare quando la temperatura dell'acqua scende a 0 ° C. E così via. Quindi il processo di congelamento inizia dall'acqua in superficie. L'acqua sul fondo di un lago o di un fiume di solito non congela, perché la temperatura dell'aria non è molto fredda. Poiché l'acqua sul fondo non riceve la sua giusta quantità di cubetti di ghiaccio, i pesci e gli altri organismi viventi sul fondo del lago o del fiume sopravvivono durante l'inverno.
