Tìm hiểu về các hiện tượng bất thường của nước
Mọi vật đều giãn nở (thể tích tăng lên) khi nhiệt độ tăng và co lại (thể tích giảm xuống) khi nhiệt độ giảm. suhu Vật thể bị thu nhỏ. Nước cũng giãn nở khi nhiệt độ tăng và co lại khi nhiệt độ giảm, nhưng không xảy ra ở 0°C.oC - 4oC. Giữa các nhiệt độ 0 oTừ C đến 4 oỞ nhiệt độ C, thể tích nước giảm (nước co lại) khi nhiệt độ tăng. Nếu ta đun nóng nước ở nhiệt độ 0°C, ta có thể thấy rằng... oỞ nhiệt độ C, nước càng nóng thì thể tích nước càng giảm. Quá trình co ngót dừng lại khi nước đạt đến nhiệt độ 4 độ C. oC. Trên 4 oỞ điểm C, thể tích nước tăng lên (nước giãn nở) khi nhiệt độ tăng. Ngược lại, nước giãn nở (thể tích nước tăng lên) khi nhiệt độ giảm từ 4°C. oTừ C đến 0 oC. Loại nước kỳ lạ này được gọi là dị thường nước.
Ví dụ, chúng ta đặt nước ở nhiệt độ 30 độ C.oC thành tủ đôngKhi ở bên trong tủ đôngNhiệt độ nước giảm xuống. Khi nhiệt độ nước giảm, thể tích nước cũng giảm (nước co lại). Khi đạt đến nhiệt độ 4 oỞ nhiệt độ C, nước bắt đầu giãn nở (thể tích nước tăng lên). Sự giãn nở của nước dừng lại khi nhiệt độ đạt đến 0. oC. Khác với các vật thể khác tiếp tục co lại (thể tích của vật thể giảm) khi nhiệt độ của vật thể giảm xuống 0.oC.
Khi một vật thể bị thu nhỏ (
(thể tích của vật thể giảm đi), Tỉ trọng Hoặc mật độ của một vật tăng lên. Ngược lại, khi một vật giãn nở (thể tích của vật tăng lên), mật độ hay khối lượng của vật giảm xuống. Công thức tính mật độ = khối lượng / thể tích. Khối lượng của một vật luôn không đổi. Trong khi đó, thể tích của nó có thể thay đổi, tùy thuộc vào nhiệt độ. Nước co lại (thể tích nước giảm) chỉ đến nhiệt độ 4°C. oDo đó, nước có mật độ lớn nhất ở nhiệt độ 4°C. oC.
Hãy nhìn vào biểu đồ bên dưới. Biểu đồ này thể hiện mối quan hệ giữa thể tích nước và nhiệt độ.
Lợi ích của các hiện tượng bất thường về nước
Lợi ích của các hiện tượng bất thường về nước được cảm nhận rõ rệt nhất ở những khu vực có mùa đông lạnh. Khi mùa đông đến, nhiệt độ không khí giảm xuống. Mặt nước tiếp xúc với không khí, khiến nhiệt độ nước trên bề mặt sông hoặc hồ giảm đi. Khi nhiệt độ nước giảm, thể tích nước cũng giảm. Khi thể tích nước giảm, mật độ nước tăng lên. Nước ở bề mặt có mật độ cao hơn nước bên dưới. Vì có mật độ cao hơn, nước ở bề mặt sẽ chìm xuống. Nước bên dưới có mật độ cao hơn nên nó nổi lên. Quá trình này tiếp tục cho đến khi nhiệt độ nước đạt 4°C. oC. Hãy nhớ rằng, nước chỉ co lại (thể tích nước giảm) đến 4. oC. Do đó, nước có mật độ cao nhất ở nhiệt độ 4°C. oC.
Khi nhiệt độ nước trên bề mặt sông hoặc hồ giảm xuống dưới 4 độ C. oTrong hình C, nước trên bề mặt giãn nở (thể tích nước tăng lên). Vì thể tích nước tăng lên, mật độ của nước giảm xuống. Mật độ của nước trên bề mặt nhỏ hơn mật độ của nước bên dưới, do đó nước trên bề mặt không thể di chuyển xuống dưới. Nước trên bề mặt vẫn ở phía trên và đóng băng trước khi nhiệt độ nước giảm xuống 0°C.oC. Do tiếp xúc với nước trên bề mặt, nước bên dưới gần bề mặt cũng bắt đầu đóng băng khi nhiệt độ nước giảm xuống 0 độ C.oC. Và cứ thế tiếp tục. Quá trình đóng băng bắt đầu ở nước trên bề mặt. Nước ở đáy hồ hoặc lòng sông thường không đóng băng vì nhiệt độ không khí không quá lạnh. Vì nước ở đáy không nhận được đủ lượng băng cần thiết, cá và các sinh vật khác sống ở đáy hồ hoặc lòng sông có thể sống sót qua mùa đông.
