ΔΙΑΣΤΟΛΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

ΔΙΑΣΤΟΛΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

ΔΙΑΣΤΟΛΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Γνωρίζουμε ότι στα περισσότερα υγρά αύξηση της θερμοκρασίας τους έχει σαν αποτέλεσμα στη διαστολή τους,δηλαδή την αύξηση του όγκου τους.Το νερό όμως είναι ένα υγρό που διαφέρει από όλα τα άλλα υγρά.Όταν θερμαίνεται ορισμένη μάζα νερού από τους 0 °C έως 4 °C,ο όγκος του νερού ελαττώνεται αντί να αυξάνεται.Όταν συνεχιστεί η θέρμανση του νερού ώστε η θερμοκρασία του να παίρνει τιμές μεγαλύτερες από τους 4 °C,ο όγκος του συνεχώς αυξάνεται.

Οι μεταβολές του όγκου του νερού συναρτήσει με τη θερμοκρασία 

 Όταν ψύχεται ορισμένη μάζα νερού από τους 0 °C έως 4 °C,ο όγκος του νερού αυξάνεται αντί να μειώνεται.Στο παραπάνω σχήμα φαίνονται οι μεταβολές του όγκου του νερού συναρτήσει με τη θερμοκρασία.Παρατηρούμε λοιπόν ότι το νερό παρουσιάζει ανωμαλία στη διαστολή του με αποτέλεσμα ορισμένη μάζα του να έχει το μικρότερο όγκο στους 4 °C,όπως θα έπρεπε αν διαστελλόταν κανονικά.

Τα μόρια του νερού σε υγρή μορφή

 Παρατηρούμε επίσης ότι τα παγάκια επιπλέουν στο νερό.Ακόμα βλέπουμε ότι το παγόβουνο που επιπλέει στη θάλασσα.Πιο συγκεκριμένα το παγόβουνο επιπλέει,με περίπου τα 7/8 της μάζας του να βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια του νερού.

ΕΞΗΓΗΣΗ ΤΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΗΣ ΔΙΑΣΤΟΛΗΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

 Τα δύο αυτά φαινόμενα οφείλονται στη πυκνότητα του πάγου που είναι μικρότερη από την πυκνότητα του νερού.Από αυτό καταλαβαίνουμε ότι όταν παγώσει  µία ποσότητα νερού,καταλαµβάνει µεγαλύτερο όγκο.

 Όταν το νερό γίνει πάγος,τα µόριά του σχηµατίζουν εξαγωνικούς κρυστάλλους.Έτσι στο κρύσταλλο δημιουργούνται πολλά κενά.Για αυτό λοιπόν όταν παγώσει μία ποσότητα νερού,καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο.Στο γεγονός αυτό οφείλεται η ιδιόµορφη συµπεριφορά του νερού.

Τα μόρια του Πάγου

 Η πυκνότητα του νερού δίνεται από τον τύπο ρ=m/V.Επειδή ο όγκος του μεταβάλλεται συμπεραίνουμε ότι και η πυκνότητα του νερού θα μεταβάλλεται σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία και θα έχει τη μεγαλύτερη τιμή στους 4 °C.

Όταν το νερό γίνει πάγος,τα  µόριά του σχηµατίζουν εξαγωνικούς κρυστάλλους.Έτσι στο κρύσταλλο δημιουργούνται πολλά κενά.Για αυτό λοιπόν όταν παγώσει μία ποσότητα νερού,καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο

 Γνωρίζουμε ότι στη διάρκεια του χειμώνα τα επιφανειακά στρώματα του νερού των λιμνών και των ποταμών μετατρέπονται σε πάγο,ενώ τα βαθύτερα στρώματα εξακολουθούν να είναι υγρά και να βρίσκονται σε θερμοκρασία 4 °C περίπου.

Η κατανοµή της θερµοκρασίας του νερού µέσα σε µία λίµνη το καλοκαίρι και τον χειµώνα

 Πιο αναλυτικά εξηγείται ως εξής:

 Μεταξύ δυο στρωμάτων νερού αυτό που έχει τη μεγαλύτερη πυκνότητα βυθίζεται.Το χειμώνα το νερό,π.χ. μιας λίμνης,ψύχεται σιγά σιγά ώσπου να αποκτήσει όλο θερμοκρασία 4 °C.Όταν η ψύξη συνεχιστεί,τα επιφανειακά στρώματα αποκτούν θερμοκρασία π.χ. 3 °C,οπότε γίνονται ελαφρότερα από τα βαθύτερα στρώματα των 4 °C.Έτσι εξακολουθούν να παραμένουν στην επιφάνεια της λίμνης,όπου ψύχονται περισσότερο,και όταν φθάσουν στους 0 °C μετατρέπονται σε πάγο που επιπλέει στο νερό.

Γραφική παράσταση της πυκνότητας του νερού σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία.Παρατηρούμε ότι η πυκνότητα έχει τη μεγαλύτερη τιμή στους 4 °C

 Τελικά μπορεί να σχηματισθεί πάγος στην επιφάνεια της λίμνης ή της θάλασσας,ενώ στο εσωτερικό η θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη και μάλιστα 4 °C στον πυθμένα και το νερό διατηρείται στην υγρή μορφή.

ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΔΙΑΣΤΟΛΗΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ

 Το φαινόμενο της ανώμαλης διαστολής του νερού έχει τεράστια οικολογική σημασία.

Το φαινόμενο της ανώμαλης διαστολής του νερού έχει τεράστια σημασία για την ζωή των υδροβίων φυτών και ζώων 

 Έχει μεγάλη σημασία για την ζωή των υδροβίων φυτών και ζώων στις λίμνες,στα ποτάμια και στις θάλασσες.

Έχει μεγάλη σημασία για την ζωή των υδροβίων φυτών και ζώων στις λίμνες,στα ποτάμια και στις θάλασσες,γιατί,αν το νερό συμπεριφερόταν όπως τα άλλα υγρά,θα πάγωνε όλη η λίμνη,το ποτάμι ή η θάλασσα και θα πέθαιναν τα φυτά και τα ζώα

 Αυτό γιατί,αν το νερό συμπεριφερόταν όπως τα άλλα υγρά,θα πάγωνε όλη η λίμνη,το ποτάμι ή η θάλασσα και θα πέθαιναν τα φυτά και τα ζώα.

 Σε μεγάλη παγωνιά στο εσωτερικό  μιας λίμνης ή μιας θάλασσας  η θερμοκρασία στον πυθμένα  είναι 4 °C

 Στο πολύ κρύο καταστρέφονται οι βλαστοί,τα κλαδιά και οι καρποί των δέντρων,γιατί το νερό που υπάρχει μέσα τους παγώνει και διαστέλλεται.

Σε μία λίμνη το χειμώνα μπορεί να σχηματισθεί πάγος στην επιφάνεια της ,ενώ στο εσωτερικό της διατηρείται στην υγρή μορφή

 Επίσης οι βράχοι θρυμματίζονται,όταν παγώνει το νερό που βρίσκεται στις κοιλότητες ή στις ρωγμές τους,γιατί το παγωμένο νερό διαστέλλεται και σπάει τους βράχους σε μικρά κομμάτια.