Artikull rreth sjelljes anomale të ujit nën 4°C
Çdo objekt zgjerohet (vëllimi i objekteve rritet) kur temperatura rritet, dhe objektet tkurren (vëllimi i objekteve zvogëlohet) kur temperatura ulet. Uji gjithashtu zgjerohet kur temperatura rritet dhe tkurret kur temperatura ulet, por jo në 0 o C – 4 o C. Midis 0 °C dhe 4 °C, vëllimi i ujit zvogëlohet (uji tkurret) ndërsa temperatura rritet. Nëse e ngrohim ujin në 0 o C, uji nxehet më shumë, vëllimi i ujit zvogëlohet. Procesi i tkurrjes ndalet kur uji arrin 4 o C. Mbi 4 o C, vëllimi i ujit rritet ndërsa temperatura rritet. Në vend të kësaj, uji zgjerohet (vëllimi i ujit rritet) kur temperatura ulet nga 4 o C në 0 o C.
Për shembull, ne e vendosim ujin në 30 oC në frigorifer. Kur është në frigorifer, temperatura e ujit ulet. Kur temperatura e ujit ulet, edhe vëllimi i ujit zvogëlohet (uji tkurret). Kur arrin 4 oC, uji fillon të zgjerohet (vëllimi i ujit rritet). Zgjerimi i ujit ndalet kur temperatura arrin 0 °C. Ndryshe nga objektet e tjera që vazhdojnë të tkurren (vëllimi i objekteve zvogëlohet) kur temperatura e objektit bie në 0 oC. Kur objektet tkurren (vëllimi i objekteve zvogëlohet), dendësia rritet. Anasjelltas, kur objektet zgjerohen (vëllimi i objekteve rritet), dendësia zvogëlohet. Formula e dendësisë = masë / vëllim. Masa e objekteve është gjithmonë e fiksuar. Ndërsa vëllimi mund të ndryshojë, varësisht nga temperatura. Uji tkurret (vëllimi i ujit zvogëlohet) vetëm deri në 4. oC, pra, uji ka dendësinë më të lartë në 4 oC.
Përfitimet e anomalive të ujit ndihen në zonat që kanë dimër. Kur vjen dimri, temperatura e ajrit ulet. Sipërfaqet e ujit janë në kontakt me ujin, kështu që temperatura e ujit në sipërfaqen e lumit ose liqenit ulet gjithashtu. Për shkak se temperatura e ujit ulet, zvogëlohet edhe vëllimi i ujit. Për shkak se vëllimi i ujit zvogëlohet, dendësia e ujit rritet. Uji në sipërfaqe ka një dendësi që është më e madhe se uji poshtë. Për shkak se ka një dendësi më të madhe, uji në sipërfaqe lëviz poshtë (fundoset). Uji poshtë ka një dendësi më të madhe, kështu që lëviz lart (notizon). Ky proces ndodh derisa temperatura e ujit të arrijë 4 gradë. oC. Prandaj, uji ka dendësinë më të lartë në 4 oC.
Kur temperatura e ujit në sipërfaqen e lumit ose liqenit bëhet më e vogël se 4 gradë. oC, atëherë uji në sipërfaqe zgjerohet (vëllimi i ujit rritet). Sepse, ndërsa vëllimi i ujit rritet, dendësia e ujit zvogëlohet. Dendësia e ujit në sipërfaqe është më e vogël se dendësia e ujit në fund, kështu që uji në sipërfaqe nuk mund të bjerë. Uji në sipërfaqe mbetet sipër dhe ngrin i pari ndërsa temperatura e ujit ulet në 0 °C. Për shkak se është në kontakt me ujin në sipërfaqe, uji nën sipërfaqe gjithashtu fillon të ngrijë ndërsa temperatura e ujit ulet në 0 °C. oC. E kështu me radhë. Pra, procesi i ngrirjes fillon nga uji në sipërfaqe. Uji në fund të liqenit ose lumit zakonisht nuk ngrin sepse temperatura e ajrit nuk është e ngrirë. Meqenëse uji në fund nuk ngrin, peshqit dhe gjallesat që janë në fund të liqenit ose lumit mbeten gjallë gjatë dimrit.
Uji shfaq shumë sjellje anomale për shkak të strukturës së tij unike molekulare dhe natyrës së lidhjes hidrogjenore midis molekulave të tij. Një nga më të rëndësishmet nga këto anomali është sjellja e dendësisë së ujit ndërsa ftohet, veçanërisht kur temperatura i afrohet pikës së ngrirjes. Ja një përmbledhje e këtij fenomeni:
- Dendësia dhe TemperaturaShumica e substancave bëhen më të dendura ndërsa ftohen dhe më pak të dendura ndërsa nxehen. Kjo ndodh sepse grimcat lëvizin më afër njëra-tjetrës kur ftohen dhe më larg njëra-tjetrës kur nxehen.
- Anomalia e ujitMegjithatë, uji sillet ndryshe pranë pikës së ngrirjes. Ndërsa bëhet më i dendur ndërsa ftohet nga temperatura e dhomës, kjo tendencë përmbyset në rreth 4°C. Nën 4°C, uji bëhet më pak i dendur ndërsa ftohet, derisa të arrijë 0°C dhe të ngrijë.
- Formimi i akullitAkulli ka një strukturë rrjete gjashtëkëndore për shkak të orientimit të lidhjeve të hidrogjenit. Kjo strukturë e bën akullin më pak të dendur se uji i lëngshëm. Kjo është arsyeja pse akulli noton mbi ujë.
- Rëndësia ekologjikeKjo sjellje anomale është thelbësore për jetën ujore. Kur uji sipërfaqësor ftohet në dimër, ai bëhet më i dendur dhe ulet derisa temperatura të arrijë 4°C. Nën këtë temperaturë, ndërsa uji vazhdon të ftohet, ai mbetet në sipërfaqe dhe përfundimisht ngrin. Kjo rezulton në formimin e akullit në sipërfaqe, ndërsa uji poshtë mbetet i lëngshëm, duke i lejuar jetës ujore të mbijetojë. Nëse akulli do të ishte më i dendur se uji i lëngshëm (ashtu si shumica e lëndëve të ngurta janë më të dendura se forma e tyre e lëngshme), ai do të fundosej në fund, duke çuar në ngrirjen e të gjithë trupit të ujit në gjendje të ngurtë, gjë që do të ishte katastrofike për ekosistemet ujore.
- Shkaku i anomalisëArsyeja për këtë sjellje anomale qëndron në lidhjet hidrogjenore midis molekulave të ujit. Ndërsa uji ftohet drejt 4°C, lidhjet hidrogjenore përshtaten për të mbajtur molekulat e ujit në një strukturë më të zgjeruar, duke e bërë atë më të dendur. Por nën 4°C, tendenca që uji të përvetësojë strukturën gjashtëkëndore që përmban në akull bëhet mbizotëruese. Kjo strukturë është më e hapur dhe më pak e dendur, duke çuar në uljen e vëzhguar të dendësisë ndërsa uji ftohet nën 4°C.
Të kuptuarit e kësaj sjelljeje të ujit nuk është vetëm interesante akademikisht - është jetike për të kuptuar shumë procese ekologjike dhe mjedisore.
