Tabia isiyo ya kawaida ya maji chini ya 4°C

Makala kuhusu tabia isiyo ya kawaida ya maji chini ya 4°C

Kila kitu hupanuka (kiasi cha vitu huongezeka) wakati halijoto inapoongezeka, na vitu hupungua (kiasi cha vitu hupungua) wakati halijoto inapopungua. Maji pia hupanuka wakati halijoto inapoongezeka na hupungua wakati halijoto inapopungua, lakini si kwa 0 ° C – 4 ° C. Kati ya 0°C na 4°C, ujazo wa maji hupungua (maji hupungua) kadri halijoto inavyoongezeka. Tukipasha maji joto kwa 0 ° C, maji yanakuwa moto zaidi, ujazo wa maji hupungua. Mchakato wa kusinyaa husimama wakati maji yanafikia 4 ° C. Zaidi ya 4 ° C, ujazo wa maji huongezeka kadri halijoto inavyoongezeka. Badala yake, maji hupanuka (kiasi cha maji huongezeka) wakati halijoto inapopungua kutoka 4 ° C hadi 0 ° C.

Kwa mfano, tunaweka maji kwenye 30 o C kwenye friji. Tunapokuwa kwenye friji, halijoto ya maji hupungua. Wakati halijoto ya maji inapungua, ujazo wa maji pia hupungua (maji hupungua). Inapofikia 4 o C, maji huanza kupanuka (kiasi cha maji huongezeka). Upanuzi wa maji husimama wakati halijoto inapofikia 0 ° C. Tofauti na vitu vingine vinavyoendelea kupungua (kiasi cha vitu hupungua) wakati halijoto ya kitu inapopungua hadi 0 o C. Wakati vitu vinapopungua (kiasi cha vitu hupungua), msongamano huongezeka. Kinyume chake, wakati vitu vinapanuka (kiasi cha vitu huongezeka), msongamano hupungua. Fomula ya msongamano = uzito / ujazo. Uzito wa vitu huwa thabiti kila wakati. Ingawa ujazo unaweza kubadilika, kulingana na halijoto. Maji hupungua (kiasi cha maji hupungua) hadi 4 o C pekee, kwa hivyo, maji huwa na msongamano mkubwa zaidi katika 4 o C.

Faida za kasoro za maji huhisiwa katika maeneo yenye majira ya baridi kali. Wakati wa baridi kali unapofika, halijoto ya hewa hupungua. Nyuso za maji zinapogusana na maji, hivyo halijoto ya maji kwenye uso wa mto au uso wa ziwa pia hupungua. Kwa sababu halijoto ya maji hupungua, ujazo wa maji pia hupungua. Kwa sababu ujazo wa maji hupungua, msongamano wa maji huongezeka. Maji kwenye uso yana msongamano ambao ni mkubwa kuliko maji yaliyo chini. Kwa sababu yana msongamano mkubwa, maji yaliyo juu ya uso hushuka (huzama). Maji yaliyo chini yana msongamano mkubwa, hivyo husogea juu (yakielea). Mchakato huu hutokea hadi halijoto ya maji ifikie 4 ° C. Kwa hivyo, maji yana msongamano mkubwa zaidi katika 4 ° C.

Wakati halijoto ya maji juu ya uso wa mto au uso wa ziwa inakuwa ndogo kuliko 4 o C, basi maji juu ya uso hupanuka (kiasi cha maji huongezeka). Kwa sababu kadri ujazo wa maji unavyoongezeka, msongamano wa maji hupungua. Msongamano wa maji juu ya uso ni mdogo kuliko msongamano wa maji chini ili maji juu ya uso yasiweze kuanguka. Maji juu ya uso hubaki juu na kuganda kwanza kadri halijoto ya maji inavyopungua hadi 0 ° C. Kwa sababu ya kugusana na maji juu ya uso, maji chini ya uso pia huanza kuganda kadri halijoto ya maji inavyopungua hadi 0 o C. Na kadhalika. Kwa hivyo, mchakato wa kuganda huanza kutoka kwa maji juu ya uso. Maji chini ya ziwa au mto kwa kawaida hayagandi kwa sababu halijoto ya hewa si ya kuganda. Kwa sababu maji chini hayagandi, samaki na viumbe hai vilivyo chini ya ziwa au mto hubaki hai wakati wa baridi.

Maji huonyesha tabia nyingi zisizo za kawaida kutokana na muundo wake wa kipekee wa molekuli na asili ya kuunganishwa kwa hidrojeni kati ya molekuli zake. Mojawapo ya mambo haya yasiyo ya kawaida muhimu ni tabia ya msongamano wa maji yanapopoa, hasa wakati halijoto inapokaribia kiwango cha kuganda. Hapa kuna muhtasari wa jambo hili:

  1. Uzito na Halijoto: Dutu nyingi huwa nzito zaidi zinapopoa na hupungua uzito zinapopata joto. Hii ni kwa sababu chembe husogea karibu zaidi zinapopoa na hutengana zaidi zinapopata joto.
  2. Kitendawili cha Maji: Hata hivyo, maji hutenda tofauti karibu na kiwango chake cha kuganda. Ingawa huwa mazito zaidi yanapopoa kutokana na halijoto ya kawaida, hali hii hubadilika kwa takriban 4°C. Chini ya 4°C, maji huwa mazito kidogo yanapopoa, hadi yanapofikia 0°C na kuganda.
  3. Uundaji wa BarafuBarafu ina muundo wa kimiani wa hexagonal kutokana na mwelekeo wa vifungo vya hidrojeni. Muundo huu hufanya barafu kuwa ndogo kuliko maji ya kioevu. Ndiyo maana barafu huelea juu ya maji.
  4. Umuhimu wa Kiikolojia: Tabia hii isiyo ya kawaida ni muhimu kwa viumbe vya majini. Maji ya juu yanapopoa wakati wa baridi, huwa mazito na kuzama hadi halijoto ifikie 4°C. Chini ya halijoto hii, maji yanapoendelea kupoa, hubaki juu ya uso na hatimaye huganda. Hii husababisha barafu kuunda juu ya uso huku maji yaliyo chini yakibaki kimiminika, na kuruhusu viumbe vya majini kuishi. Kama barafu ingekuwa nzito kuliko maji ya kimiminika (kama vile vitu vingi vigumu ni vizito kuliko umbo lao la kimiminika), ingezama chini, na kusababisha mwili mzima wa maji kuganda kimiminika, jambo ambalo lingekuwa janga kubwa kwa mifumo ikolojia ya majini.
  5. Chanzo cha Anomaly: Sababu ya tabia hii isiyo ya kawaida iko katika muunganiko wa hidrojeni kati ya molekuli za maji. Maji yanapopoa kuelekea 4°C, vifungo vya hidrojeni hujirekebisha ili kushikilia molekuli za maji katika muundo uliopanuliwa zaidi, na kuifanya kuwa nzito zaidi. Lakini chini ya 4°C, tabia ya maji kupitisha muundo wa hexagonal uliomo kwenye barafu inakuwa kubwa. Muundo huu ni wazi zaidi na hauna mnene sana, na kusababisha kupungua kwa msongamano unaoonekana maji yanapopoa chini ya 4°C.

Kuelewa tabia hii ya maji si jambo la kuvutia kitaaluma tu—ni muhimu kwa kuelewa michakato mingi ya ikolojia na mazingira.

Print Friendly, PDF & Email