Pochopenie vodných anomálií
Každý objekt sa rozpína (objem sa zvyšuje), keď sa teplota objektu zvyšuje, a zmenšuje sa (objem sa znižuje), keď sa teplota objektu znižuje. Voda sa tiež rozpína, keď sa teplota zvyšuje, a zmenšuje sa, keď sa teplota znižuje, ale nie pri teplotách 0 ° C – 4 ° C. Medzi teplotami 0 ° C a 4 ° C sa objem vody znižuje (voda sa zmenšuje) so zvyšujúcou sa teplotou. Ak ohrievame vodu na teplotu 0 ° C, čím je voda teplejšia, tým viac sa objem vody znižuje. Proces zmršťovania sa zastaví, keď voda dosiahne teplotu 4 ° C. Nad 4 ° C sa objem vody zvyšuje (voda sa rozpína) so zvyšujúcou sa teplotou. Naopak, voda sa rozpína (objem vody sa zvyšuje), keď teplota klesá zo 4 ° C na 0 ° C. Táto zvláštnosť vody je známa ako anomália vody.
Napríklad, do mrazničky dáme vodu s teplotou 30 ° C . Keď je v mrazničke , teplota vody klesá. Keď teplota vody klesá, znižuje sa aj objem vody (voda sa zmršťuje). Keď dosiahne teplotu 4 ° C, voda sa začne rozpínať (objem vody sa zväčšuje). Rozpínanie vody sa zastaví, keď teplota dosiahne 0 ° C. To sa líši od iných objektov, ktoré sa naďalej zmenšujú (objem objektu sa zmenšuje), keď teplota objektu klesne na 0 ° C.
Keď sa objekt zmenší (
objem objektu sa zmenšuje), hustota alebo hustota objektu sa zvyšuje. Naopak, keď sa objekt rozpína (objem objektu sa zvyšuje), hustota alebo hmotnosť objektu sa znižuje. Vzorec pre hustotu = hmotnosť / objem. Hmotnosť objektu zostáva vždy konštantná. Jeho objem sa však môže meniť v závislosti od teploty. Voda sa zmršťuje (objem vody sa zmenšuje) iba do teploty 4 oC preto má voda najväčšiu hustotu pri teplote 4 oC.
Pozrite sa na graf nižšie. Tento graf znázorňuje vzťah medzi objemom vody a teplotou.
Výhody vodných anomálií
Výhody vodných anomálií sa najviac prejavujú v oblastiach so zimou. Keď príde zima, teplota vzduchu klesá. Vodná hladina prichádza do kontaktu so vzduchom, čo spôsobuje pokles teploty vody na hladine riek alebo jazier. S klesajúcou teplotou vody sa znižuje aj objem vody. S klesajúcim objemom vody sa zvyšuje jej hustota. Voda na povrchu má vyššiu hustotu ako voda pod ňou. Pretože má vyššiu hustotu, voda na povrchu klesá (sinks). Voda pod ňou má vyššiu hustotu, takže pláva (floats). Tento proces prebieha, kým teplota vody nedosiahne 4 ° C. Pamätajte, že voda sa zmršťuje (zmenšuje svoj objem) iba do 4 ° C. Preto má voda najvyššiu hustotu pri 4 ° C.
Keď teplota vody na hladine rieky alebo jazera klesne pod 4 ° C, voda na hladine sa rozpína (objem vody sa zvyšuje). Pretože sa objem vody zvyšuje, hustota vody sa znižuje. Hustota vody na hladine je nižšia ako hustota vody pod hladinou, takže voda na hladine sa nemôže pohybovať smerom nadol. Voda na hladine zostáva na hladine a pri poklese teploty vody na 0 ° C zamŕza ako prvá. Pretože prichádza do kontaktu s vodou na hladine, voda pod hladinou pri hladine tiež začína zamŕzať pri poklese teploty vody na 0 ° C. A tak ďalej. Proces zamŕzania teda začína vodou na hladine. Voda na dne jazera alebo rieky zvyčajne nezamŕza, pretože teplota vzduchu nie je veľmi nízka. Pretože voda na dne nedostáva svoj podiel kociek ľadu, ryby a iné živé tvory na dne jazera alebo rieky zostávajú počas zimy nažive.
