Аномальне теплове розширення води

Вода має здатність до аномального тепловому розширенню. Всі рідини, як і тверді тіла, розширюються при нагріванні. Їх об’ємне розширення можна спостерігати на наступному досвіді.

Наповнимо колбу водою і закриємо пробкою зі вставленою в неї трубкою. Будемо нагрівати воду в колбі і побачимо, що вода почне підніматися по трубці. Це відбувається тому, що рідина при нагріванні розширюється.

Теплове розширення рідини пояснюється збільшенням середніх відстаней між положеннями рівноваги її молекул.

Всі рідини досить рівномірно розширюються з підвищенням температури. Виняток становить вода. Вода розширюється тільки при нагріванні понад +4 ° C. При нагріванні від 0 до +4 ° C вона стискається. При цьому її обсяг зменшується, а щільність збільшується. Найбільшу щільність вода має при +4 ° C.

Під дією сонячних променів верхні шари води нагріваються, припустимо, до температури +2 ° C. Щільність води в цьому шарі більше, ніж в шарі, що лежить нижче і має температуру 0 ° C. Нагріта вода опускається вниз. Її місце займає вода, що має більш низьку температуру. Таким чином, відбувається безперервна зміна шарів води і рівномірне прогрівання всієї її товщі. Це буде відбуватися, поки температура води не стане рівною +4 ° C.

При подальшому нагріванні верхні шари стають менш щільними і залишаються вгорі. Тому великі товщі води прогріваються швидко лише до +4 ° C (найбільша щільність), подальше прогрівання нижніх шарів йде повільно. Охолодження води до +4 ° C відбувається швидко, а подальше охолодження сповільнюється. Це призводить до того, що водойми, починаючи з деякої глибини, мають температуру + 2-3 ° C. Навіть взимку вода в водоймах не промерзають до дна. Верхні, більш холодні, шари води опускаються вниз, а теплі займають їх місце. Таке переміщення відбувається до тих пір, поки температура води не стане +4 ° C. При подальшому охолодженні верхні шари не будуть опускатися вниз і поступово замерзнуть.

Ця особливість теплового розширення води має дуже велике значення для формування клімату Землі, так як більша частина поверхні нашої планети покрита водою.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Земельні ресурси Землі