CO JE NEPRAVIDELNÁ DILATACE VODY? - VĚDA - 2025

Nepravidelný expanze vody je fyzikální vlastnost, která způsobí, že voda prochází expanzi jak to se mrazí. To je považováno za nepravidelnou vlastnost, protože většina prvků expanduje v teple a smršťuje se v chladu. Ve vodě však k expanznímu procesu dochází při jedné ze dvou teplotních změn.

Voda je obvykle považována za nejběžnější tekutinu kvůli její hojnosti na Zemi. Ve skutečnosti je to však naopak: díky svým neobvyklým vlastnostem je nejneobvyklejší kapalinou.

Zdroj obrázku: Wikimedia.org.

Avšak právě jeho nepravidelné vlastnosti umožnily rozvoj života na Zemi.

Tepelná roztažnost a hustota těles

Tepelná roztažnost nebo dilatace je jev, ke kterému dochází, když se velikost objektu zvětšuje v důsledku změny jeho teploty.

Když se teplota těla zvýší, způsobí to, že se jeho molekuly pohybují rychleji. Tento pohyb vytváří větší prostor mezi těmito molekulami a tento nový prostor způsobuje zvětšení velikosti objektu.

Je důležité si uvědomit, že ne všechna těla se rozšiřují stejně. Například kovy jako hliník a ocel jsou prvky, které při zahřátí dosáhnou větší expanze než sklo.

Když tělo podstoupí tepelnou expanzi, změní se nejen jeho velikost, ale také jeho hustota.

Hustota je množství hmoty obsažené v jednotce objemu. Jinými slovy, jedná se o celkový počet molekul, které má prvek v daném prostoru.

Například ocel má vyšší hustotu než peří. To je důvod, proč kilogram oceli zabírá méně místa než kilo peří.

Když se tělo roztahuje, zachovává si stejnou hmotnost, ale zvětšuje místo, které zabírá. Proto, když teplota stoupá, velikost se také zvětšuje, ale hustota klesá.

Nepravidelná dilatace vody

Tepelná expanze ve vodě má zvláštní vlastnosti, které jsou nezbytné pro zachování života.

Na jedné straně, když je voda ohřívána, prochází stejným expanzním procesem jako většina těl. Její molekuly se oddělují a rozšiřují a přeměňují se ve vodní páru.

Když se však ochladí, dojde k jedinečnému procesu: s poklesem teploty se tato kapalina začne komprimovat.

Když však dosáhne 4 ° C, rozšiřuje se. Nakonec, když dosáhne 0 ° C, teplota nezbytná pro jeho zmrazení, jeho objem vzroste až na 9%.

Důvodem je, že molekuly zmrzlé vody se shlukují do různých struktur než jiné materiály, které mezi nimi zanechávají velké prostory. Proto v kapalném stavu zabírají větší objem než voda.

Každodenním příkladem, ve kterém lze tento jev pozorovat, je příprava ledu v kbelících na led. Když jsou kbelíky na led naplněné vodou v tekutém stavu, není možné je naplnit nad okraj, protože by se zřejmě rozlil.

Při odstraňování ledu je však možné pozorovat, jak vyčnívá z kbelíků na led. To prokazuje, že se jeho objem během procesu zmrazování zvětšil.

Je zřejmé, že když se molekuly vody proměnily v led, expandovala také jejich hustota. Proto je zmrzlá voda méně hustá než tekutá voda, což dává ledu vlastnost plovoucí.

To lze vidět na velmi jednoduchých příkladech, například když led, který byl přidán do nápoje, vznáší se ve skle.

Lze ji však pozorovat i ve velkých přírodních jevech, jako je ledová pokrývka, která se v zimě tvoří na vodě a dokonce i v existenci ledovců.

Význam nepravidelné expanze vody

Nepravidelná dilatace vody není jen vědecká zvědavost. Je to také jev, který hrál zásadní roli ve vývoji života na Zemi, uvnitř i vně vody.

Ve vodním životě

U vodních ploch, jako jsou jezera, je možné pozorovat, že když přijde zima, horní vrstva vody zamrzne. Voda dole však zůstává v kapalném stavu.

Pokud by byl led hustší než voda, tato zmrzlá vrstva by klesla. To by vystavilo novou kapalnou vrstvu chladu atmosféry a zamrzlo, aby kleslo. Tímto způsobem by veškerá voda v jezerech zmrzla, což by ohrozilo podmořský život.

Díky nepravidelným vlastnostem vody však dochází k jinému jevu. Když povrchová vrstva zamrzne, voda pod ní se udržuje na teplotě 4 ° C.

K tomu dochází díky skutečnosti, že voda dosáhne nejvyšší hustoty při 4 ° C, to znamená, že spodní voda bude při této teplotě vždy na svém maximu.

Pokud by to nakonec vzrostlo, hustota by ji vytlačila na povrch, kde by ledová vrstva znovu zmrazila.

Díky tomuto jevu zůstává teplota vodních útvarů stabilní a chráněna před chladem atmosféry. To zaručuje přežití živočišných a rostlinných druhů, které žijí ve vodě.

Těchto 4 stupně dělají rozdíl pro všechna stvoření, která žijí ve vodách pólů, jako jsou orkové a krabí pečeti.

V životě mimo vodu

Lidský život a obecně všechny formy života, které na Zemi existují, také těží z anomálních vlastností vody.

Na jedné straně je třeba vzít v úvahu, že většina kyslíku pochází z různých druhů, které tvoří fytoplankton. Tato forma života by nepřežila, kdyby oceány mohly zmrznout, a to by bránilo rozvoji života lidí a zvířat.

Na druhé straně nepravidelná dilatace vody ovlivňuje také mořské proudy. Proto má také vliv na klimatické podmínky planety.

Reference

1. Chaplin, M. (SF). Vysvětlení hustotních anomálií vody. Obnoveno z: lsbu.ac.uk
2. Helmenstine, A. (2017). Proč Ice Float? Obnoveno z: thinkco.com
3. Děti a věda. (SF). Anomálie vody. Obnoveno z: vias.org
4. Meier, M. (2016). Led. Obnoveno z: britannica.com
5. Study.com. (SF). Tepelná expanze: definice, rovnice a příklady. Obnoveno z: study.com.