ČO JE NEPRAVIDELNÁ DILATÁCIA VODY? - VEDA - 2026

Nepravidelný expanzia vody je fyzikálna vlastnosť, ktorá spôsobí, že voda prechádza expanziu ako to sa mrazí. Považuje sa za nepravidelnú vlastnosť, pretože väčšina prvkov expanduje v teple a sťahuje sa v chlade. Vo vode sa však expanzný proces vyskytuje pri ktorejkoľvek z dvoch zmien teploty.

Voda sa zvyčajne považuje za najbežnejšiu tekutinu z dôvodu jej hojnosti na Zemi. Ale v skutočnosti je to pravý opak: vďaka svojim neobvyklým vlastnostiam je to najneobvyklejšia tekutina.

Zdroj obrázka: Wikimedia.org.

Avšak práve jeho nepravidelné vlastnosti umožnili rozvoj života na Zemi.

Tepelná rozťažnosť a hustota telies

Tepelná rozťažnosť alebo dilatácia je jav, ktorý sa vyskytuje, keď sa veľkosť objektu zvyšuje v dôsledku zmeny teploty.

Keď sa teplota tela zvyšuje, spôsobuje to, že sa jeho molekuly pohybujú rýchlejšie. Tento pohyb vytvára medzi týmito molekulami väčší priestor a tento nový priestor spôsobuje zväčšenie objektu.

Je dôležité poznamenať, že nie všetky orgány sa rozširujú rovnako. Napríklad kovy ako hliník a oceľ sú prvky, ktoré pri zahrievaní dosiahnu väčšiu expanziu ako sklo.

Keď telo prechádza tepelnou expanziou, nielen sa mení jeho veľkosť, ale aj jeho hustota.

Hustota je množstvo látky obsiahnutej v jednotke objemu. Inými slovami, toto je celkový počet molekúl, ktoré má prvok v danom priestore.

Napríklad oceľ má vyššiu hustotu ako perie. To je dôvod, prečo kilo ocele zaberá menej miesta ako kilo peria.

Keď sa telo rozširuje, zachováva si rovnakú hmotnosť, ale zväčšuje priestor, v ktorom zaberá. Preto, keď sa teplota zvyšuje, veľkosť sa tiež zvyšuje, ale hustota klesá.

Nepravidelná dilatácia vody

Tepelná expanzia vo vode má špeciálne vlastnosti, ktoré sú nevyhnutné na zachovanie života.

Na jednej strane, keď sa voda zohrieva, prechádza rovnakým expanzným procesom ako väčšina telies. Jeho molekuly sa oddeľujú a rozširujú a premieňajú sa na vodnú paru.

Keď sa však ochladí, objaví sa jedinečný proces: pri poklese teploty sa táto kvapalina začne komprimovať.

Keď však dosiahne 4 ° C, rozširuje sa. Nakoniec, keď dosiahne 0 ° C, teplota potrebná na jeho zamrznutie, jeho objem sa zvýši až na 9%.

Dôvodom je, že molekuly zmrznutej vody sa zhlukujú v rôznych štruktúrach ako iné materiály, ktoré medzi nimi nechávajú veľké priestory. Preto v tekutom stave zaberajú väčší objem ako voda.

Každodenným príkladom, v ktorom je možné tento jav pozorovať, je príprava ľadu v vedrách na ľad. Ak sú vedrá s ľadom naplnené vodou v tekutom stave, nie je možné ich naplniť nad okraj, pretože by sa zrejme vyliala.

Pri odstraňovaní ľadu je však možné pozorovať, ako vyčnieva z ľadových vedier. To dokazuje, že sa jeho objem počas procesu mrazenia zväčšil.

Je zrejmé, že keď sa molekuly vody zmenili na ľad, rozšíri sa aj ich hustota. Preto je mrazená voda menej hustá ako tekutá voda, ktorá dáva ľadu vlastnosť vznášania sa.

Je to vidieť na veľmi jednoduchých príkladoch, napríklad keď ľad, ktorý sa pridal do nápoja, pláva v pohári.

Možno to však pozorovať aj pri veľkých prírodných javoch, ako je napríklad ľadový štít, ktorý sa vytvára na vode v zime a dokonca aj v existencii ľadovcov.

Dôležitosť nepravidelnej expanzie vody

Nepravidelná dilatácia vody nie je iba vedeckou zvedavosťou. Je to tiež fenomén, ktorý zohral zásadnú úlohu vo vývoji života na Zemi, vo vode aj mimo nej.

Vo vodnom živote

V vodných útvaroch, ako sú jazerá, je možné pozorovať, že keď príde zima, horná vrstva vody zamrzne. Voda pod ňou však zostáva v tekutom stave.

Keby bol ľad hustejší ako voda, táto zamrznutá vrstva by klesla. Tým by sa nová tekutá vrstva vystavila chladu atmosféry a zamrzla by, aby klesla. Týmto spôsobom by všetka voda v jazerách zamrzla, čo by ohrozilo život pod vodou.

Vďaka nepravidelným vlastnostiam vody sa však vyskytuje iný jav. Keď povrchová vrstva zamrzne, voda pod ňou sa udržuje na teplote 4 ° C.

K tomu dochádza vďaka skutočnosti, že voda dosiahne svoju najvyššiu hustotu pri 4 ° C, to znamená, že spodná voda bude pri tejto teplote vždy na svojom maximum.

Ak by sa nakoniec zvýšila, hustota by ju vytlačila na povrch, kde by ho ľadová vrstva opäť zmrazila.

Vďaka tomuto javu zostáva teplota vodných útvarov stabilná a chránená pred chladom atmosféry. To zaručuje prežitie živočíšnych a rastlinných druhov, ktoré žijú vo vode.

Tieto 4 stupne znamenajú rozdiel pre všetky stvorenia, ktoré žijú vo vodách pólov, ako sú orky a tuleňov krabov.

V živote mimo vody

Ľudský život a všeobecne všetky formy života, ktoré existujú na Zemi, profitujú aj z anomálnych vlastností vody.

Na jednej strane je potrebné vziať do úvahy, že väčšina kyslíka pochádza z rôznych druhov, ktoré tvoria fytoplanktón. Táto forma života by neprežila, ak by oceány mohli zamrznúť, a to by brzdilo rozvoj ľudského a zvieracieho života.

Na druhej strane nepravidelná dilatácia vody ovplyvňuje aj morské prúdy. Preto má tiež vplyv na klimatické podmienky planéty.

Referencie

1. Chaplin, M. (SF). Vysvetlenie hustotných anomálií vody. Získané z: lsbu.ac.uk
2. Helmenstine, A. (2017). Prečo Ice Float? Získané z: thinkco.com
3. Deti a veda. (SF). Anomálie vody. Získané z: vias.org
4. Meier, M. (2016). Ľad. Získané z: britannica.com
5. Study.com. (SF). Tepelná expanzia: definícia, rovnica a príklady. Obnovené z: study.com.