KAS YRA NETAISYKLINGAS VANDENS IŠSIPLĖTIMAS? - MOKSLAS - 2025

Nereguliarus plėtra vandens yra fizinis turtas, kuris sukelia vandens patiria žinutę plėtrą, nes ji užšąla. Tai laikoma netvarkinga savybe, nes dauguma elementų išsiplečia šilumoje ir susitraukia šaltuoju metu. Tačiau vandenyje išsiplėtimo procesas vyksta esant bet kuriam iš dviejų temperatūros pokyčių.

Vanduo paprastai laikomas labiausiai paplitusiu skysčiu dėl jo gausos Žemėje. Tačiau iš tikrųjų yra atvirkščiai: dėl anomalių savybių jis tampa neįprasčiausias skystis.

Vaizdo šaltinis: Wikimedia.org.

Tačiau būtent jos netaisyklingos savybės leido vystytis gyvybei Žemėje.

Šiluminis kūno plėtimasis ir tankis

Šiluminis plėtimasis arba išsiplėtimas yra reiškinys, atsirandantis, kai objekto dydis padidėja dėl jo temperatūros pokyčių.

Kai kūno temperatūra pakyla, tai lemia, kad jo molekulės juda greičiau. Šis judėjimas sukuria didesnę erdvę tarp šių molekulių ir dėl šios naujos erdvės padidėja objekto dydis.

Svarbu pažymėti, kad ne visi kūnai išsiplečia vienodai. Pavyzdžiui, metalai, tokie kaip aliuminis ir plienas, yra elementai, kurie kaitinant pasiekia didesnį išsiplėtimą nei stiklas.

Kai kūnas patiria šiluminį išsiplėtimą, keičiasi ne tik jo dydis, bet ir tankis.

Tankis yra medžiagos kiekis, esantis tūrio vienete. Kitaip tariant, tai yra bendras molekulių skaičius, kurį elementas turi tam tikroje erdvėje.

Pavyzdžiui, plienas turi didesnį tankį nei plunksnos. Štai kodėl kilogramas plieno užima mažiau vietos nei kilogramas plunksnų.

Kai kūnas išsiplečia, jis išlaiko tą pačią masę, bet padidina jo užimamą vietą. Todėl, kylant temperatūrai, didėja ir dydis, tačiau tankis mažėja.

Netaisyklingas vandens išsiplėtimas

Šiluminis vandens plėtimasis turi ypatingas savybes, kurios yra būtinos gyvybės išsaugojimui.

Viena vertus, šildant vandenį jis išsiplečia taip pat, kaip ir dauguma kūnų. Jo molekulės atsiskiria ir plečiasi, virsdamos vandens garais.

Tačiau kai jis atvėsta, įvyksta unikalus procesas: krentant temperatūrai šis skystis pradeda suspausti.

Bet kai jis pasiekia 4 ° C, jis plečiasi. Galiausiai, kai ji pasiekia 0 ° C, reikalingą užšalimo temperatūrą, jos tūris padidėja iki 9%.

Taip yra todėl, kad užšaldyto vandens molekulės susilieja į skirtingas struktūras nei kitos medžiagos, todėl tarp jų paliekami dideli tarpai. Todėl jie užima didesnį tūrį nei skystas vanduo.

Kasdienis šio reiškinio stebėjimo pavyzdys yra ledo ruošimas ledo kibiruose. Kai ledo kaušai užpildomi skystu vandeniu, jų užpildyti virš ratlankio neįmanoma, nes akivaizdu, kad jie išsipūs.

Tačiau nuimant ledą galima stebėti, kaip jis išsikiša iš ledo kaušų. Taip parodydami, kad jo tūris padidėjo užšalimo proceso metu.

Akivaizdu, kad kai vandens molekulės virsta ledu, jų tankis taip pat mažėja. Todėl užšalęs vanduo yra mažiau tankus nei skystas vanduo, o tai ledui suteikia galimybę plūduriuoti.

Tai galima pastebėti labai paprastuose pavyzdžiuose, pavyzdžiui, kai stiklinėje plūduriuoja ledas, įpiltas į gėrimą.

Tačiau tai galima pastebėti ir esant dideliems gamtos reiškiniams, tokiems kaip ledo sluoksnis, susidarantis ant vandens žiemą ir net esant ledkalniams.

Netaisyklingo vandens plėtimosi svarba

Netaisyklingas vandens išsiplėtimas yra ne tik mokslinis įdomumas. Tai taip pat yra fenomenas, suvaidinęs esminį vaidmenį gyvybei Žemėje tiek vandenyje, tiek išorėje.

Vandens organizme

Tokiuose vandens telkiniuose kaip ežerai galima pastebėti, kad atėjus žiemai viršutinis vandens sluoksnis užšąla. Tačiau žemiau esantis vanduo išlieka skystas.

Jei ledas būtų tankesnis už vandenį, šis užšalęs sluoksnis nuskendtų. Tai parodytų naują skysčio sluoksnį atmosferos šaltyje ir užšaltų, kad grimztų. Tokiu būdu visas ežerų vanduo užšaltų, sukeldamas pavojų povandeniniam gyvybei.

Tačiau dėl netaisyklingų vandens savybių atsiranda kitoks reiškinys. Kai paviršinis sluoksnis užšąla, po juo esantis vanduo palaikomas 4 ° C temperatūroje.

Tai įvyksta dėl to, kad didžiausias tankis vanduo pasiekia 4 ° C, tai yra, dugno vanduo šioje temperatūroje visada bus maksimalus.

Jei jis galiausiai padidėtų, tankis jį nustumtų į paviršių, kur ledo sluoksnis vėl užšaltų.

Dėl šio reiškinio vandens telkinių temperatūra išlieka stabili ir apsaugota nuo atmosferos šalčio. Tai garantuoja vandenyje gyvenančių gyvūnų ir augalų rūšių išlikimą.

Šie 4 laipsniai yra skirtumas tarp visų būtybių, gyvenančių polių vandenyse, pavyzdžiui, orkų ir krabų mėgėjų ruonių.

Gyvenime iš vandens

Žmogaus gyvybei ir apskritai visoms gyvybės formoms, egzistuojančioms Žemėje, taip pat naudingos anomalios vandens savybės.

Viena vertus, reikia atsižvelgti į tai, kad daugiausia deguonies gaunama iš skirtingų fitoplanktoną sudarančių rūšių. Ši gyvybės forma neišgyventų, jei vandenynai galėtų užšalti, ir tai trukdytų vystytis žmonių ir gyvūnų gyvenimui.

Kita vertus, netaisyklingas vandens išsiplėtimas taip pat veikia vandenynų sroves. Todėl tai taip pat turi įtakos planetos klimato sąlygoms.

Nuorodos

1. Chaplinas, M. (SF). Vandens tankio anomalijų paaiškinimas. Atgauta iš: lsbu.ac.uk
2. Helmenstine, A. (2017). Kodėl plūduriuoja ledas? Atgauta iš: thinkco.com
3. Vaikai ir mokslas. (SF). Vandens anomalija. Atkurta iš: vias.org
4. Meier, M. (2016). Ledas. Atkurta iš: britannica.com
5. Study.com. (SF). Šiluminis išsiplėtimas: apibrėžimas, lygtis ir pavyzdžiai. Atgauta iš: study.com.