การขยายน้ำที่ผิดปกติคืออะไร?
การขยายตัวของน้ำที่ผิดปกติ เป็นคุณสมบัติทางกายภาพที่ทำให้น้ำผ่านกระบวนการขยายตัวเมื่อมันค้าง
ก็ถือว่าเป็นคุณสมบัติที่ผิดปกติเพราะองค์ประกอบส่วนใหญ่ขยายตัวด้วยความร้อนและสัญญากับความหนาวเย็น อย่างไรก็ตามในน้ำกระบวนการขยายตัวเกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทั้งสอง
โดยปกติแล้วน้ำถือเป็นของเหลวที่พบบ่อยที่สุดเนื่องจากมีความอุดมสมบูรณ์บนโลก แต่ในความเป็นจริงมันค่อนข้างตรงกันข้าม: คุณสมบัติที่ผิดปกติทำให้มันเป็นของเหลวที่ผิดปกติมากที่สุด
อย่างไรก็ตามมันเป็นคุณสมบัติที่ผิดปกติของพวกเขาที่ได้รับอนุญาตให้มีการพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลก
การขยายตัวทางความร้อนและความหนาแน่นของร่างกาย
การขยายหรือการขยายความร้อนเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อขนาดของวัตถุเพิ่มขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
เมื่ออุณหภูมิของร่างกายเพิ่มขึ้นสิ่งนี้จะทำให้โมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้น การเคลื่อนไหวนี้ทำให้เกิดช่องว่างที่มากขึ้นระหว่างโมเลกุลเหล่านี้และช่องว่างใหม่นี้ทำให้ขนาดของวัตถุเพิ่มขึ้น
มันเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้ว่าร่างกายไม่ได้ขยายตัวเท่ากันทั้งหมด ตัวอย่างเช่นโลหะเช่นอลูมิเนียมและเหล็กเป็นองค์ประกอบที่ขยายตัวมากขึ้นเมื่อถูกความร้อน
เมื่อร่างกายผ่านการขยายตัวทางความร้อนมันไม่เพียง แต่เปลี่ยนขนาด แต่ยังรวมถึงความหนาแน่น
ความหนาแน่นคือปริมาณของสสารที่บรรจุอยู่ในหน่วยของปริมาตร กล่าวอีกนัยหนึ่งคือจำนวนโมเลกุลทั้งหมดที่องค์ประกอบมีในพื้นที่ที่กำหนด
ตัวอย่างเช่นเหล็กมีความหนาแน่นสูงกว่าขนนก นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเหล็กหนึ่งกิโลกรัมจึงใช้พื้นที่น้อยกว่าขนหนึ่งกิโลกรัม
เมื่อร่างกายขยายตัวมันจะยังคงมีมวลเท่าเดิม แต่เพิ่มพื้นที่ที่มันครอบครอง ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นขนาดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน แต่ความหนาแน่นจะลดลง
การขยายตัวของน้ำที่ผิดปกติ
การขยายตัวทางความร้อนในน้ำนำเสนอลักษณะพิเศษที่เป็นพื้นฐานสำหรับการอนุรักษ์ชีวิต
ในอีกด้านหนึ่งเมื่อน้ำถูกทำให้ร้อนมันจะผ่านกระบวนการขยายตัวเช่นเดียวกับที่ร่างกายส่วนใหญ่ทำ โมเลกุลของมันแยกตัวและขยายการเปลี่ยนรูปเป็นไอน้ำ
อย่างไรก็ตามเมื่อมันเย็นตัวลงกระบวนการพิเศษเกิดขึ้น: เมื่ออุณหภูมิลดลงของเหลวนี้จะเริ่มอัดตัว
แต่เมื่อมันถึง 4 ° C มันจะขยายตัว ในที่สุดเมื่อถึง 0 ° C อุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการแช่แข็งปริมาณของมันเพิ่มขึ้นถึง 9%
นี่เป็นเพราะโมเลกุลของน้ำแช่แข็งถูกจัดกลุ่มในโครงสร้างที่แตกต่างจากวัสดุอื่น ๆ ซึ่งจะเว้นช่องว่างขนาดใหญ่ระหว่างพวกเขา ดังนั้นครอบครองปริมาตรที่มากกว่าน้ำในสถานะของเหลว
ตัวอย่างในชีวิตประจำวันที่สามารถสังเกตปรากฏการณ์นี้คือการเตรียมน้ำแข็งในถังน้ำแข็ง เมื่อถังบรรจุน้ำในสถานะของเหลวมันเป็นไปไม่ได้ที่จะเติมลงบนขอบเพราะมันจะรั่วไหลอย่างเห็นได้ชัด
อย่างไรก็ตามเมื่อทำการเอาน้ำแข็งออกมันเป็นไปได้ที่จะสังเกตว่ามันยื่นออกมาจากถังน้ำแข็งอย่างไร แสดงให้เห็นว่าปริมาณนี้เพิ่มขึ้นในระหว่างกระบวนการแช่แข็ง
เห็นได้ชัดว่าเมื่อโมเลกุลของน้ำเปลี่ยนเป็นน้ำแข็งความหนาแน่นของมันก็ลดลงเช่นกัน ดังนั้นน้ำแช่แข็งจึงมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำของเหลวซึ่งทำให้น้ำแข็งเป็นสมบัติของการลอยตัว
สิ่งนี้สามารถเห็นได้ในตัวอย่างง่ายๆเช่นเมื่อน้ำแข็งที่วางในเครื่องดื่มลอยอยู่ในแก้ว
แต่ก็สามารถสังเกตได้ในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่มีขนาดใหญ่เช่นชั้นน้ำแข็งที่ก่อตัวเหนือน้ำในฤดูหนาวและแม้กระทั่งในภูเขาน้ำแข็งที่มีอยู่
ความสำคัญของการขยายน้ำที่ผิดปกติ
การขยายตัวของน้ำที่ผิดปกติไม่เพียง แต่เป็นความอยากรู้ทางวิทยาศาสตร์ เป็นปรากฏการณ์ที่มีบทบาทพื้นฐานในการพัฒนาสิ่งมีชีวิตบนโลกทั้งในและนอกน้ำ
ในชีวิตสัตว์น้ำ
ในแหล่งน้ำเช่นทะเลสาบเป็นไปได้ที่จะสังเกตว่าเมื่อฤดูหนาวมาถึงชั้นบนของน้ำค้าง อย่างไรก็ตามน้ำด้านล่างยังคงอยู่ในสถานะของเหลว
หากน้ำแข็งแข็งกว่าน้ำแผ่นน้ำแข็งนี้ก็จะจม สิ่งนี้จะทำให้ชั้นของเหลวใหม่ถูกสัมผัสกับความเย็นของชั้นบรรยากาศและหยุดจนกว่ามันจะยุบตัว ด้วยวิธีนี้น้ำทั้งหมดในทะเลสาบจะแข็งตัวและเป็นอันตรายต่อชีวิตใต้น้ำ
อย่างไรก็ตามด้วยคุณสมบัติที่ผิดปกติของน้ำทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่แตกต่างกัน เมื่อชั้นผิวแข็งตัวน้ำที่อยู่ด้านล่างจะถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส
สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากน้ำมีความหนาแน่นสูงสุดที่ 4 ° C ซึ่งหมายความว่าน้ำด้านล่างจะสูงสุดที่อุณหภูมินี้เสมอ
ในที่สุดหากมันเพิ่มขึ้นความหนาแน่นจะผลักไปยังพื้นผิวที่แผ่นน้ำแข็งจะแข็งตัวอีกครั้ง
ด้วยปรากฏการณ์นี้อุณหภูมิของแหล่งน้ำยังคงมีเสถียรภาพและได้รับการปกป้องจากความหนาวเย็นของบรรยากาศ สิ่งนี้รับประกันความอยู่รอดของสัตว์และพันธุ์พืชที่อาศัยอยู่ในน้ำ
4 องศานั้นเป็นสิ่งที่สร้างความแตกต่างให้กับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อาศัยอยู่ในน่านน้ำของเสาอย่างวาฬเพชฌฆาตและแมวน้ำ crabeater
ในชีวิตนอกน้ำ
ชีวิตมนุษย์และโดยทั่วไปทุกรูปแบบของชีวิตที่มีอยู่บนโลกนี้ยังได้รับประโยชน์จากคุณสมบัติที่ผิดปกติของน้ำ
ในอีกด้านหนึ่งจำเป็นต้องพิจารณาว่าออกซิเจนส่วนใหญ่มาจากสปีชีส์ต่าง ๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นแพลงก์ตอนพืช วิถีชีวิตแบบนี้จะไม่สามารถอยู่รอดได้หากมหาสมุทรสามารถหยุดนิ่งและสิ่งนี้จะขัดขวางการพัฒนาชีวิตมนุษย์และสัตว์
ในทางตรงกันข้ามการขยายตัวของน้ำที่ผิดปกติก็ส่งผลกระทบต่อกระแสน้ำในมหาสมุทรเช่นกัน ดังนั้นมันจึงมีผลต่อสภาพภูมิอากาศของโลกด้วย