1. ΤΟ ΘΕΡΜΟΜΕΤΡΟ
Κάνετε κλικ στους παρακάτω συνδέσμους για να εξερευνήσετε και να ανακαλύψετε περισσότερα πράγματα για το θερμόμετρο:
2. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ - ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΔΥΟ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ
|
|
|
|
3. ΤΗΞΗ ΚΑΙ ΠΗΞΗ
|
|
4. Εξάτμιση και Συμπύκνωση
|
|
ΦΕ5. ΒΡΑΣΜΟΣ
Βρασμός from Γρηγόρης Ζερβός
ΦΕ6.ΘΕΡΜΑΙΝΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΨΥΧΟΝΤΑΣ ΤΑ ΣΤΕΡΕΑ
ΦΕ7.ΘΕΡΜΑΙΝΟΝΤΑΣ ΚΑΙ ΨΥΧΟΝΤΑΣ ΤΑ ΥΓΡΑ
Η Ανώμαλη Διαστολή του Νερού
Ιδιότητες του νερού
- Το νερό είναι η μόνη ουσία που υπάρχει και στις 3 καταστάσεις : Υγρή, στερεή και αέρια.
- Το νερό αποτελεί το μοναδικό υγρό που η στερεή του μορφή είναι πιο ελαφριά από την υγρή. Το νερό φτάνει στη μέγιστη πυκνότητα του στους 4 βαθμούς Κελσίου ( 39.2F ) και κατά παράδοξο τρόπο διαστέλλεται όταν ψύχεται ακόμα περισσότερο έτσι που η στερεή μορφή του επιπλέει πάνω από τη ρευστή του κατάσταση. Το φαινόμενο αυτό είναι θεόσταλτο για την ύπαρξη της ζωής στις πολικές περιοχές, επειδή, εάν ο πάγος ήταν πυκνότερος από το νερό, θα βυθιζόταν σε αυτό και η θάλασσα της Αρκτικής και της Ανταρκτικής θα είχαν παγώσει? Ωστόσο, επιπλέει στο νερό. Χάρη σε αυτή την ανωμαλία του νερού, λίμνες, ποτάμια και θάλασσες αρχίζουν πάγωμα από την επιφάνεια προς τα κάτω, και αυτή η κρούστα της επιφάνειας του πάγου χρησιμεύει ως καταφύγιο για τα έμβια όντα, διότι αν και η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι πολύ χαμηλή (-50°C - 60 °C), το νερό μετατρέπεται σε πάγο με την επιφανειακή θερμοκρασία να παραμένει σταθερή στους 0 °C.
- Είναι το ισχυρότερο διαλυτικό στη γη καθώς μπορεί να ενωθεί με σχεδόν οποιοδήποτε άλλο στοιχείο και έχει επίσης την ανεξήγητη δυνατότητα να αψηφά τη βαρύτητα και να αναρριχάται σε φλοιούς γιγαντιαίων δένδρων έναντι σε δεκάδες βαθμούς ατμοσφαιρικής πίεσης.
Η ανώμαλη διαστολή του νερού έχει μεγάλη σημασία για την οικονομία της φύσης. Ο πάγος όταν θερμαίνεται, για παράδειγμα από -20ο C και πάνω, έχει κανονική συμπεριφορά και διαστέλλεται όπως όλα τα στερεά σώματα. Καθώς διαστέλλεται, βέβαια, μειώνεται η πυκνότητά του. Μόλις φτάσει τους 0ο C αρχίζει η τήξη του και για όση ώρα υπάρχει στερεό υλικό, η θερμοκρασία παραμένει σταθερή, όση και αν είναι η παρεχόμενη θερμότητα.
Όταν ολοκληρωθεί η διαδικασία της τήξης η θερμοκρασία αρχίζει να ανεβαίνει, αλλά παρατηρείται το εξής παράδοξο: Μέχρι η θερμοκρασία να φτάσει τους +4ο C, το νερό συστέλλεται συνεχώς και μόνο μετά από αυτό το όριο (των +4ο C) αρχίζει να διαστέλλεται κανονικά όπως όλα τα υγρά.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το νερό να παρουσιάζει τη μεγαλύτερη πυκνότητα σε θερμοκρασία +4ο C, γιατί στη θερμοκρασία αυτή ο όγκος είναι μικρότερος. Συνέπεια της ανωμαλίας αυτής είναι ότι όταν η θερμοκρασία του νερού κατέβει στη θερμοκρασία 0οC, τότε γίνεται πιο αραιό που έχει θερμοκρασία γύρω στους +4ο C και επομένως ανεβαίνει στην επιφάνεια, ενώ το νερό των +4ο C πηγαίνει στον πυθμένα. Είναι δυνατόν λοιπόν το νερό να παγώσει στις θάλασσες και στις λίμνες μόνο στην επιφάνεια και κάτω από τον πάγο να υπάρχει νερό στους +4ο C. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για τη διατήρηση της ζωής στις θάλασσες και τις λίμνες.
Αυτό αποδεικνύεται αν βάλουμε ένα παγάκι σε ένα ποτήρι νερό. Τότε το παγάκι θα επιπλεύσει γιατί η πυκνότητά του είναι μικρότερη του νερού. Αν αντίθετα βάλουμε ένα παγάκι λαδιού σε ένα ποτήρι λάδι, το «λαδοπαγάκι» θα βυθιστεί, διότι η πυκνότητά του είναι μεγαλύτερη από του υγρού λαδιού.
Όταν ολοκληρωθεί η διαδικασία της τήξης η θερμοκρασία αρχίζει να ανεβαίνει, αλλά παρατηρείται το εξής παράδοξο: Μέχρι η θερμοκρασία να φτάσει τους +4ο C, το νερό συστέλλεται συνεχώς και μόνο μετά από αυτό το όριο (των +4ο C) αρχίζει να διαστέλλεται κανονικά όπως όλα τα υγρά.
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το νερό να παρουσιάζει τη μεγαλύτερη πυκνότητα σε θερμοκρασία +4ο C, γιατί στη θερμοκρασία αυτή ο όγκος είναι μικρότερος. Συνέπεια της ανωμαλίας αυτής είναι ότι όταν η θερμοκρασία του νερού κατέβει στη θερμοκρασία 0οC, τότε γίνεται πιο αραιό που έχει θερμοκρασία γύρω στους +4ο C και επομένως ανεβαίνει στην επιφάνεια, ενώ το νερό των +4ο C πηγαίνει στον πυθμένα. Είναι δυνατόν λοιπόν το νερό να παγώσει στις θάλασσες και στις λίμνες μόνο στην επιφάνεια και κάτω από τον πάγο να υπάρχει νερό στους +4ο C. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για τη διατήρηση της ζωής στις θάλασσες και τις λίμνες.
Αυτό αποδεικνύεται αν βάλουμε ένα παγάκι σε ένα ποτήρι νερό. Τότε το παγάκι θα επιπλεύσει γιατί η πυκνότητά του είναι μικρότερη του νερού. Αν αντίθετα βάλουμε ένα παγάκι λαδιού σε ένα ποτήρι λάδι, το «λαδοπαγάκι» θα βυθιστεί, διότι η πυκνότητά του είναι μεγαλύτερη από του υγρού λαδιού.
Αντίθετα με τις άλλες ενώσεις, όταν το νερό βρίσκεται σε στερεή κατάσταση, με τη μορφή πάγου, έχει μικρότερη πυκνότητα άρα και μικρότερο βάρος απ’ ότι σε υγρή κατάσταση. Το νερό όταν μεταβάλλεται σε πάγο διαστέλλεται και επομένως επιπλέει αντί να βυθίζεται. Αν ο πάγος ήταν βαρύτερος από το νερό, θα βυθιζόταν και νέος πάγος θα σχηματιζόταν στην επιφάνεια, που με τη σειρά του θα βυθιζόταν κι αυτός. Έτσι, μια λίμνη πάνω σε ένα βουνό θα μεταμορφωνόταν πολύ σύντομα σε συμπαγή παγωμένη μάζα, όπου καμιά μορφή ζωής δεν θα μπορούσε να επιβιώσει. Αντίθετα, χάρη σ' αυτή την ελαφριά διόγκωση, ο πάγος παραμένει στην επιφάνεια του νερού και σχηματίζει ένα προστατευτικό στρώμα κάτω από το οποίο το νερό διατηρεί μία θερμοκρασία περίπου 4° C, ικανοποιητική για να κρατήσει στη ζωή υδρόβια φυτά και ζώα. Η διόγκωση του νερού όταν μετατρέπεται σε πάγο συμβάλλει επίσης στην αποσάθρωση (βλ. Έδαφος) των βράχων. Επιπλέον, τα λιμναία και ορισμένα αβαθή θαλάσσια νερά υφίστανται εποχιακή ανάδευση γιατί η πυκνότητα τους αποκτά τη μέγιστη τιμή στους 4° C, ανάδευση που διευκολύνει τη διασπορά των θρεπτικών στοιχείων σ' όλη τη μάζα του νερού.