Zrozumienie anomalii wodnych
Każdy obiekt rozszerza się (zwiększa objętość), gdy temperatura obiektu wzrasta i kurczy się (zmniejsza objętość), gdy temperatura obiektu spada. Woda również rozszerza się, gdy temperatura wzrasta i kurczy się, gdy temperatura spada, ale nie w temperaturach 0 o C - 4 o C. Pomiędzy temperaturami 0 o C i 4 o C objętość wody zmniejsza się (woda kurczy się) wraz ze wzrostem temperatury. Jeśli podgrzejemy wodę do temperatury 0 o C, im cieplejsza woda, tym bardziej zmniejszy się jej objętość. Proces kurczenia się zatrzymuje się, gdy woda osiągnie temperaturę 4 o C. Powyżej 4 o C objętość wody wzrasta (woda rozszerza się) wraz ze wzrostem temperatury. Odwrotnie, woda rozszerza się (zwiększa objętość), gdy temperatura spada od 4 o C do 0 o C. Ta dziwność wody jest znana jako anomalia wody.
Na przykład, wkładamy do zamrażarki wodę o temperaturze 30 ° C . Gdy jest ona w zamrażarce , jej temperatura spada. Wraz ze spadkiem temperatury wody zmniejsza się również jej objętość (woda się kurczy). Po osiągnięciu temperatury 4 ° C woda zaczyna się rozszerzać (zwiększa swoją objętość). Rozszerzanie się wody zatrzymuje się, gdy temperatura osiągnie 0 ° C. Różni się to od innych obiektów, które nadal się kurczą (ich objętość maleje), gdy temperatura obiektu spada do 0 ° C.
Gdy obiekt się kurczy (
objętość obiektu zmniejsza się), gęstość lub gęstość obiektu wzrasta. I odwrotnie, gdy obiekt rozszerza się (objętość obiektu wzrasta), gęstość lub masa obiektu maleje. Wzór na gęstość = masa / objętość. Masa obiektu zawsze pozostaje stała. Tymczasem jego objętość może się zmieniać w zależności od temperatury. Woda kurczy się (objętość wody maleje) tylko do temperatury 4°C. oC, dlatego woda ma największą gęstość w temperaturze 4 oC.
Spójrz na poniższy wykres. Pokazuje on zależność między objętością wody a temperaturą.
Korzyści z anomalii wodnych
Korzyści z anomalii wodnych są najbardziej odczuwalne na obszarach, gdzie panuje zima. Wraz z nadejściem zimy temperatura powietrza spada. Powierzchnia wody styka się z powietrzem, co powoduje spadek temperatury wody na powierzchni rzek lub jezior. Wraz ze spadkiem temperatury wody zmniejsza się również jej objętość. Wraz ze spadkiem objętości wody wzrasta jej gęstość. Woda na powierzchni ma większą gęstość niż woda poniżej. Ponieważ ma większą gęstość, woda na powierzchni opada (tonie). Woda poniżej ma większą gęstość, więc unosi się (pływa). Proces ten zachodzi, dopóki temperatura wody nie osiągnie 4 ° C. Należy pamiętać, że woda kurczy się (zmniejsza objętość) tylko do temperatury 4 ° C. Dlatego woda ma największą gęstość w temperaturze 4 ° C.
Gdy temperatura wody na powierzchni rzeki lub jeziora spada poniżej 4 ° C, woda na powierzchni rozszerza się (zwiększa się jej objętość). Ponieważ objętość wody wzrasta, jej gęstość maleje. Gęstość wody na powierzchni jest niższa niż gęstość wody poniżej, więc woda na powierzchni nie może się przemieszczać w dół. Woda na powierzchni pozostaje na górze i zamarza pierwsza, gdy temperatura wody spada do 0 ° C. Ponieważ styka się z wodą na powierzchni, woda poniżej, blisko powierzchni, również zaczyna zamarzać, gdy temperatura wody spada do 0 ° C. I tak dalej. Proces zamarzania rozpoczyna się więc od wody na powierzchni. Woda na dnie jeziora lub rzeki zazwyczaj nie zamarza, ponieważ temperatura powietrza nie jest bardzo niska. Ponieważ woda na dnie nie otrzymuje swojej porcji kostek lodu, ryby i inne żywe stworzenia na dnie jeziora lub rzeki pozostają przy życiu przez zimę.
