Inzicht in wateranomalieën
Elk object zet uit (het volume neemt toe) wanneer de temperatuur stijgt en krimpt (het volume neemt af) wanneer de temperatuur daalt. Water zet ook uit wanneer de temperatuur stijgt en krimpt wanneer de temperatuur daalt, behalve bij temperaturen tussen 0 ° C en 4 ° C. Tussen 0 ° C en 4 ° C neemt het volume van water af (het water krimpt) naarmate de temperatuur stijgt. Als we water verwarmen tot 0 ° C, geldt: hoe warmer het water, hoe meer het volume afneemt. Het krimpen stopt wanneer het water een temperatuur van 4 ° C bereikt. Boven 4 ° C neemt het volume van water toe (het water zet uit) naarmate de temperatuur stijgt. Omgekeerd zet water uit (het volume neemt toe) wanneer de temperatuur daalt van 4 ° C naar 0 ° C. Deze eigenaardigheid van water staat bekend als de anomalie van water.
Stel, we plaatsen water van 30 ° C in de vriezer . In de vriezer daalt de temperatuur van het water. Door de dalende temperatuur neemt ook het volume van het water af (het water krimpt). Wanneer het een temperatuur van 4 ° C bereikt, begint het water uit te zetten (het volume neemt toe). De uitzetting van het water stopt wanneer de temperatuur 0 ° C bereikt . Dit is anders dan bij andere objecten die blijven krimpen (het volume neemt af) wanneer de temperatuur daalt tot 0 ° C.
Wanneer een object krimpt (
het volume van het object afneemt), dikte Ofwel neemt de dichtheid van een object toe. Omgekeerd geldt dat wanneer een object uitzet (het volume van het object toeneemt), de dichtheid of massa van het object afneemt. De formule voor dichtheid is massa / volume. De massa van een object blijft altijd constant. Het volume kan echter veranderen, afhankelijk van de temperatuur. Water krimpt (het volume van water neemt af) tot een temperatuur van 4 °C. oDaarom heeft water de grootste dichtheid bij een temperatuur van 4 oC.
Bekijk de onderstaande grafiek. Deze grafiek toont het verband tussen watervolume en temperatuur.
Voordelen van wateranomalieën
De voordelen van wateranomalieën zijn het meest merkbaar in gebieden met winter. Wanneer de winter aanbreekt, daalt de luchttemperatuur. Het wateroppervlak komt in contact met de lucht, waardoor de temperatuur van het water aan de oppervlakte van rivieren of meren daalt. Naarmate de watertemperatuur daalt, neemt ook het watervolume af. Door de afname van het watervolume neemt de waterdichtheid toe. Water aan de oppervlakte heeft een hogere dichtheid dan het water eronder. Omdat het een hogere dichtheid heeft, zinkt het water aan de oppervlakte. Het water eronder heeft een hogere dichtheid en drijft daarom. Dit proces gaat door totdat de watertemperatuur 4 ° C bereikt. Water krimpt (verkleint) namelijk slechts tot 4 ° C. Daarom heeft water zijn hoogste dichtheid bij 4 ° C.
Wanneer de watertemperatuur aan het oppervlak van een rivier of meer onder de 4 ° C zakt, zet het water aan het oppervlak uit (het volume neemt toe). Doordat het volume toeneemt, neemt de dichtheid van het water af. De dichtheid van het water aan het oppervlak is lager dan de dichtheid van het water eronder, waardoor het water aan het oppervlak niet naar beneden kan zakken. Het water aan het oppervlak blijft aan de oppervlakte en bevriest als eerste wanneer de watertemperatuur daalt tot 0 ° C. Doordat het in contact komt met het water aan het oppervlak, begint ook het water eronder te bevriezen wanneer de watertemperatuur daalt tot 0 ° C. En zo gaat het verder. Het bevriezingsproces begint dus met het water aan het oppervlak. Het water op de bodem van een meer of rivier bevriest meestal niet, omdat de luchttemperatuur daar niet erg laag is. Doordat het water op de bodem geen ijsblokjes krijgt, blijven de vissen en andere levende wezens op de bodem van het meer of de rivier de winter overleven.
