წყლის ანომალიების გაგება
ყველა სხეული ფართოვდება (მოცულობა იზრდება), როდესაც ობიექტის ტემპერატურა იზრდება და იკუმშება (მოცულობა მცირდება), როდესაც ობიექტის ტემპერატურა მცირდება. წყალიც ფართოვდება, როდესაც ტემპერატურა იზრდება და იკუმშება, როდესაც ტემპერატურა მცირდება, მაგრამ არა 0 ° C – 4 ° C ტემპერატურაზე. 0 ° C-დან 4 ° C ტემპერატურამდე წყლის მოცულობა მცირდება (წყალი იკუმშება) ტემპერატურის მატებასთან ერთად. თუ წყალს 0 ° C ტემპერატურაზე გააცხელებთ , რაც უფრო ცხელია წყალი, მით უფრო მცირდება წყლის მოცულობა. შეკუმშვის პროცესი წყდება, როდესაც წყალი 4 ° C ტემპერატურას მიაღწევს. 4 ° C-ზე ზემოთ წყლის მოცულობა იზრდება (წყალი ფართოვდება) ტემპერატურის მატებასთან ერთად. პირიქით, წყალი ფართოვდება (წყლის მოცულობა იზრდება), როდესაც ტემპერატურა 4 ° C-დან 0 ° C-მდე იკლებს. წყლის ეს უცნაურობა ცნობილია, როგორც წყლის ანომალია.
მაგალითად, საყინულეში 30 ° C ტემპერატურაზე წყალს ვდებთ . საყინულეში წყლის ტემპერატურა იკლებს. როდესაც წყლის ტემპერატურა იკლებს, წყლის მოცულობაც მცირდება (წყალი იკუმშება). როდესაც ის 4 ° C ტემპერატურას მიაღწევს, წყალი იწყებს გაფართოებას (წყლის მოცულობა იზრდება). წყლის გაფართოება წყდება, როდესაც ტემპერატურა 0 ° C-ს მიაღწევს. ეს განსხვავდება სხვა ობიექტებისგან, რომლებიც აგრძელებენ შეკუმშვას (ობიექტის მოცულობა მცირდება), როდესაც ობიექტის ტემპერატურა 0 ° C- მდე ეცემა.
როდესაც ობიექტი იკუმშება (
ობიექტის მოცულობა მცირდება), სიმჭიდროვე ან ობიექტის სიმკვრივე იზრდება. პირიქით, როდესაც ობიექტი ფართოვდება (ობიექტის მოცულობა იზრდება), ობიექტის სიმკვრივე ან მასა მცირდება. სიმკვრივის ფორმულა = მასა / მოცულობა. ობიექტის მასა ყოველთვის მუდმივი რჩება. ამასობაში, მისი მოცულობა შეიძლება შეიცვალოს ტემპერატურის მიხედვით. წყალი იკუმშება (წყლის მოცულობა მცირდება) მხოლოდ 4°C ტემპერატურამდე. oამიტომ, წყალს ყველაზე დიდი სიმკვრივე აქვს 4°C ტემპერატურაზე. oC.
შეხედეთ ქვემოთ მოცემულ გრაფიკს. ეს გრაფიკი აჩვენებს წყლის მოცულობასა და ტემპერატურას შორის კავშირს.
წყლის ანომალიების უპირატესობები
წყლის ანომალიების სარგებელი ყველაზე მეტად ზამთრის მქონე ადგილებში იგრძნობა. ზამთრის დადგომისას ჰაერის ტემპერატურა იკლებს. წყლის ზედაპირი ჰაერთან კონტაქტში შედის, რაც მდინარეების ან ტბების ზედაპირზე წყლის ტემპერატურის შემცირებას იწვევს. წყლის ტემპერატურის შემცირებისას წყლის მოცულობაც მცირდება. წყლის მოცულობის შემცირებისას წყლის სიმკვრივე იზრდება. ზედაპირზე არსებულ წყალს უფრო მაღალი სიმკვრივე აქვს, ვიდრე ქვემოთ არსებულ წყალს. რადგან მას უფრო მაღალი სიმკვრივე აქვს, ზედაპირზე არსებული წყალი იძირება (ჩაიძირება). ქვემოთ არსებულ წყალს უფრო მაღალი სიმკვრივე აქვს, ამიტომ ის ტივტივებს (ტივტივებს). ეს პროცესი მანამ გრძელდება, სანამ წყლის ტემპერატურა 4 ° C-ს არ მიაღწევს. გახსოვდეთ, წყალი იკუმშება (მოცულობას ამცირებს) მხოლოდ 4 ° C- მდე. ამიტომ, წყალს ყველაზე მაღალი სიმკვრივე 4 ° C- ზე აქვს.
როდესაც მდინარის ან ტბის ზედაპირზე წყლის ტემპერატურა 4 ° C-ზე დაბლა ეცემა, ზედაპირზე არსებული წყალი ფართოვდება (წყლის მოცულობა იზრდება). წყლის მოცულობის ზრდის გამო, წყლის სიმკვრივე მცირდება. ზედაპირზე არსებული წყლის სიმკვრივე ქვემოთ არსებული წყლის სიმკვრივეზე დაბალია, ამიტომ ზედაპირზე არსებულ წყალს ქვევით გადაადგილება არ შეუძლია. ზედაპირზე არსებული წყალი ზედა ნაწილში რჩება და პირველი იყინება, როდესაც წყლის ტემპერატურა 0 ° C-მდე ეცემა. რადგან ის ზედაპირზე არსებულ წყალთან კონტაქტში შედის, ზედაპირთან ახლოს არსებული წყალიც იწყებს გაყინვას, როდესაც წყლის ტემპერატურა 0 ° C-მდე ეცემა. და ა.შ. ამგვარად, გაყინვის პროცესი ზედაპირზე არსებული წყლით იწყება. ტბის ან მდინარის ფსკერზე არსებული წყალი, როგორც წესი, არ იყინება, რადგან ჰაერის ტემპერატურა ძალიან ცივი არ არის. იმის გამო, რომ ფსკერზე არსებულ წყალს ყინულის კუბების წილი არ ემატება, თევზები და ტბის ან მდინარის ფსკერზე არსებული სხვა ცოცხალი არსებები ზამთარში ცოცხლები რჩებიან.
