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 dáme vodu s teplotou 30oC do mrazničkaKeď ste vo vnútri mraznička, teplota vody klesá. Keď teplota vody klesá, objem vody sa tiež znižuje (voda sa zmršťuje). Keď dosiahne teplotu 4 oC, voda sa začne rozpínať (objem vody sa zväčšuje). Rozpínanie vody sa zastaví, keď teplota dosiahne 0 oC. Odlišuje sa od iných objektov, ktoré sa naďalej zmenšujú (objem objektu sa zmenšuje), keď teplota objektu klesne na 0oC.
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 s chladnými zimami. 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 hustota vody. Voda na hladine má vyššiu hustotu ako voda pod ňou. Pretože má vyššiu hustotu, voda na hladine klesá. Voda pod hladinou má vyššiu hustotu, takže pláva. Tento proces pokračuje, kým teplota vody nedosiahne 4 °C. oC. Pamätajte, že voda sa zmenšuje (objem vody sa zmenšuje) iba do 4 oC. Preto má voda najvyššiu hustotu pri teplote 4 oC.
Keď teplota vody na hladine rieky alebo jazera klesne pod 4 oC, voda na povrchu sa rozpína (objem vody sa zvyšuje). Pretože objem vody sa zvyšuje, hustota vody sa znižuje. Hustota vody na povrchu je menšia ako hustota vody pod ním, takže voda na povrchu sa nemôže pohybovať smerom nadol. Voda na povrchu zostáva na povrchu a zamŕza ako prvá, keď teplota vody klesne na 0 °C.oC. Pretože prichádza do kontaktu s vodou na povrchu, voda pod povrchom tiež začína mrznúť, keď teplota vody klesá na 0.oC. A tak ďalej. Proces mrznutia teda začína vo vode na povrchu. Voda na dne jazera alebo riečneho koryta zvyčajne nezamrzne, pretože teplota vzduchu nie je veľmi nízka. Keďže voda na dne nedostáva svoj podiel ľadu, ryby a iné tvory žijúce na dne jazera alebo riečneho koryta prežijú zimu.
