پرسش

رفتار اب در دمای چهار درجه و دلیل قاطع برای اثبات چگالی ان

پاسخ

به نام خدا و با سلام

افزایش حجم آب هنگام انجماد

هنگام انجماد آب مولكولهای H2O در یك شش ضلعی باز قرار می‌گیرند هر اتم اكسیژن در بلور یخ به 4 هیدروژن وصل می‌شود كه با 2 اتم هیدروژن پیوند كووالانسی معمولی و با دوتای دیگر پیوند هیدروژنی تشكیل می‌دهد. بالا بودن نسبت فضای خالی در ساختمان یخ باعث كمتر شدن تراكم آن نسبت به آب می‌شود. افزایش حجم باعث كاهش چگالی آب می‌شود. سرد شدن آب تا زیر 4 درجه باعث كاهش تدریجی چگالی آب می‌شود و این نشان می‌دهد كه در نقطه انجماد آب انتقال از یك ساختمان مولكولی فشرده و بسته به یك ساختمان باز به طور ناگهانی صورت نمی‌گیرد بلكه به تدریج و در گستره دما انجام می‌شود.


با كاهش دما مولكولهای بیشتری به شكل ساختمان یخ می‌پیوندند و در دمای زیر 4 درجه تبدیل به ساختمان باز بر انقباض حاصل از سرد كردن غلبه كرده و با پایین آمدن دما به سمت 0 درجه آب منبسط می‌شود. انبساط آب به هنگام انجماد هم اثرات مفید و هم اثرات مضری دارد. انجماد آب در بافتهای گیاهی و جانوری باعث تخریب دیواره سلولی در اثر انبساط می‌شود. اما همین فرایند انبساط در اثر یخ زدن آب در حفره‌های سنگها و صخره‌ها باعث شكستن سنگها شده و ایجاد خاكهای حاصلخیز می‌كند.

دانسیته آب

تغییر دانسیته آب با دما كه این تغییر در 4 درجه به حداكثر مقدار خود می‌رسد در ناحیه‌هایی كه آب و هوای زمستانی دارند اهمیت فراوانی دارد با پائین آمدن دمای هوا لایه‌های متراكم‌تر آب در سطح دریاچه به كف آن جابجا می‌شوند و در این فرایند گردشی اكسیژن و مواد غذایی تقریبا بطور یكنواخت به تمام قسمتهای دریاچه می‌رسد.

بعد از رسیدن به حالت پایدار دمای قسمت زیرین آب به 4 درجه می‌رسد و باعث می‌شود تا جانوران آبزی در زمستان به زندگی خود ادامه دهند. از طرف دیگر كم بودن دانسیته یخ نسبت به آب باعث شناور شدن یخ در سطح آب می‌شود. اگر یخ سنگین‌تر از آب بود آب كف دریاها و رودخانه‌ها یكپارچه منجمد می‌شد و عواقب خطرناكی برای آبزیان در پی داشت.
پیروز و سربلند باشید.