- Ķermeņu termiskā izplešanās un blīvums
- Neregulāra ūdens dilatācija
- Ūdens neregulāras izplešanās nozīme
- Ūdens vidē
- Dzīvē no ūdens
- Atsauces
Neregulāra paplašināšana ūdens ir fiziska īpašība, kas izraisa ūdens tiek pakļauts paplašināšanos, kā tas sasalst. To uzskata par neregulāru īpašumu, jo lielākā daļa elementu izplešas siltumā un savelkas aukstumā. Tomēr ūdenī izplešanās process notiek pie vienas no divām temperatūras izmaiņām.
Ūdens parasti tiek uzskatīts par visizplatītāko šķidrumu, jo tajā ir daudz Zemes. Bet patiesībā tas ir pretējs: tā anomālās īpašības padara to par visneparastāko šķidrumu.
Attēla avots: Wikimedia.org.
Tomēr tieši tās neregulārās īpašības ļāva attīstīties dzīvībai uz Zemes.
Ķermeņu termiskā izplešanās un blīvums
Termiskā izplešanās vai dilatācija ir parādība, kas rodas, kad objekta izmērs palielinās, mainoties tā temperatūrai.
Kad ķermeņa temperatūra paaugstinās, tas izraisa tā molekulu ātrāku pārvietošanos. Šī kustība rada lielāku atstarpi starp šīm molekulām, un šī jaunā telpa palielina objekta izmēru.
Ir svarīgi atzīmēt, ka ne visi ķermeņi izplešas vienādi. Piemēram, metāli, piemēram, alumīnijs un tērauds, ir elementi, kas karsējot sasniedz lielāku izplešanos nekā stikls.
Kad ķermenis iziet termiski, izmainās ne tikai tā lielums, bet arī blīvums.
Blīvums ir vielas daudzums, kas atrodas tilpuma vienībā. Citiem vārdiem sakot, tas ir kopējais molekulu skaits, kāds elementam ir noteiktā telpā.
Piemēram, tēraudam ir lielāks blīvums nekā spalvām. Tāpēc kilograms tērauda aizņem mazāk vietas nekā kilograms spalvu.
Kad ķermenis izplešas, tas saglabā to pašu masu, bet palielina vietu, ko tas aizņem. Tāpēc, paaugstinoties temperatūrai, palielinās arī izmērs, bet blīvums samazinās.
Neregulāra ūdens dilatācija
Termiskai izplešanās ūdenī ir īpašas īpašības, kas ir būtiskas dzīvības saglabāšanai.
No vienas puses, karsējot ūdeni, tas iziet tādā pašā izplešanās procesā kā vairums ķermeņu. Tās molekulas atdalās un izplešas, pārveidojoties ūdens tvaikos.
Tomēr, atdziestot, notiek unikāls process: pazeminoties temperatūrai, šis šķidrums sāk saspiest.
Bet, sasniedzot 4 ° C, tas izplešas. Visbeidzot, kad tas sasniedz 0 ° C, temperatūra, kas nepieciešama tā sasalšanai, tā tilpums palielinās līdz 9%.
Tas notiek tāpēc, ka sasaluša ūdens molekulas salīp kopā dažādās struktūrās nekā citi materiāli, un starp tām atstāj lielas atstarpes. Tāpēc šķidrā stāvoklī tie aizņem lielāku tilpumu nekā ūdens.
Ikdienas piemērs, kurā var novērot šo parādību, ir ledus sagatavošana ledus spaiņos. Kad ledus spaiņi ir piepildīti ar ūdeni šķidrā stāvoklī, tos nav iespējams piepildīt virs loka, jo acīmredzami tie izlīs.
Tomēr, noņemot ledu, ir iespējams novērot, kā tas izvirzās no ledus spaiņiem. Tādējādi parādot, ka saldēšanas laikā tā apjoms ir palielinājies.
Acīmredzot, kad ūdens molekulas, kas pārvērtās ledus, izplešas, samazinās arī to blīvums. Tāpēc saldēts ūdens ir mazāk blīvs nekā šķidrs ūdens, kas ledam piešķir peldošās īpašības.
To var redzēt ļoti vienkāršos piemēros, piemēram, kad glāzē peld ledus, kas pievienots dzērienam.
Bet to var novērot arī tādās lielās dabas parādībās kā ledus kārta, kas ziemā veidojas uz ūdens, un pat aisbergu esamībā.
Ūdens neregulāras izplešanās nozīme
Ūdens neregulārā dilatācija ir ne tikai zinātniska ziņkārība. Tā ir arī parādība, kurai ir bijusi galvenā loma dzīvības attīstībā uz Zemes gan ūdenī, gan ārpus tā.
Ūdens vidē
Ūdens objektos, piemēram, ezeros, ir iespējams novērot, ka, iestājoties ziemai, augšējais ūdens slānis sasalst. Tomēr zemāk esošais ūdens paliek šķidrā stāvoklī.
Ja ledus būtu blīvāks par ūdeni, šis sasalušais slānis nogrimtu. Tas pakļauj jaunu šķidruma slāni atmosfēras aukstumam un sasalst, lai nogrimtu. Tādā veidā viss ezeru ūdens sasaltu, apdraudot zemūdens dzīvību.
Tomēr, pateicoties ūdens neregulārajām īpašībām, rodas atšķirīga parādība. Kad virsmas slānis sasalst, zem tā esošais ūdens tiek turēts 4 ° C temperatūrā.
Tas notiek, pateicoties tam, ka ūdens augstākais blīvums sasniedz 4 ° C, tas ir, šajā temperatūrā gruntsūdens vienmēr būs maksimālais.
Ja tas galu galā palielinās, blīvums to nospiež uz virsmas, kur ledus loksne to atkal sasalst.
Pateicoties šai parādībai, ūdenstilpņu temperatūra saglabājas stabila un aizsargāta no atmosfēras aukstuma. Tas garantē ūdenī dzīvojošo dzīvnieku un augu sugu izdzīvošanu.
Šie 4 grādi atšķir visas radības, kas dzīvo polu ūdeņos, piemēram, orkas un krabju roņi.
Dzīvē no ūdens
Cilvēka dzīvībai un kopumā visām dzīvības formām, kas pastāv uz Zemes, ir arī labums no ūdens anomālām īpašībām.
No vienas puses, ir jāņem vērā, ka lielākā daļa skābekļa nāk no dažādām sugām, kas veido fitoplanktonu. Šī dzīvības forma neizdzīvotu, ja okeāni varētu sasalst, un tas kavētu cilvēku un dzīvnieku dzīves attīstību.
No otras puses, neregulāra ūdens dilatācija ietekmē arī okeāna straumes. Tāpēc tas ietekmē arī planētas klimatiskos apstākļus.
Atsauces
- Čaplins, M. (SF). Ūdens blīvuma anomāliju skaidrojums. Atgūts no: lsbu.ac.uk
- Helmenstine, A. (2017). Kāpēc peld ledus? Atgūts no: domaco.com
- Bērni un zinātne. (SF). Ūdens anomālija. Atgūts no: vias.org
- Meiers, M. (2016). Ledus. Atgūts no: britannica.com
- Study.com. (SF). Termiskā izplešanās: definīcija, vienādojums un piemēri. Atgūts no: study.com.