- La dilatació tèrmica i la densitat dels cossos
- La dilatació irregular d'l'aigua
- La importància de la dilatació irregular d'l'aigua
- A la vida aquàtica
- A la vida fora de l'aigua
- referències
La dilatació irregular d'l'aigua és una propietat física que ocasiona que l'aigua pateixi un procés d'expansió quan es congela. Es considera que és una propietat irregular, perquè la majoria d'elements s'expandeixen amb la calor i es contrauen amb el fred. No obstant això, en l'aigua ocorre el procés d'expansió en qualsevol dels dos canvis de temperatura.
Usualment, l'aigua és considerada com el líquid més comú per la seva abundància a la Terra. Però en realitat és tot el contrari: les seves propietats anòmales fan que sigui el líquid més atípic.
Font imatge: Wikimedia.org.
No obstant això, són justament les seves propietats irregulars les que han permès el desenvolupament de la vida sobre la Terra.
La dilatació tèrmica i la densitat dels cossos
La dilatació o expansió tèrmica és un fenomen que ocorre quan la mida d'un objecte augmenta a causa d'un canvi en la temperatura de la mateixa.
Quan augmenta la temperatura d'un cos, això fa que les seves molècules es moguin amb més velocitat. Aquest moviment fa que hi hagi un major espai entre aquestes molècules i aquest nou espai ocasiona que augmenti la mida de l'objecte.
És important tenir en compte que no tots els cossos s'expandeixen igual. Per exemple, els metalls com l'alumini i l'acer, són elements que a l'escalfar-se aconsegueixen major expansió que el vidre.
Quan un cos pateix la dilatació tèrmica, no només canvia la seva grandària sinó també la seva densitat.
La densitat és la quantitat de matèria continguda en una unitat de volum. Això, en altres paraules, és el total de molècules que té un element en un espai determinat.
Per exemple, l'acer té una major densitat que les plomes. Per això un quilo d'acer ocupa menys espai que un quilo de plomes.
Quan un cos s'expandeix, conserva la mateixa massa però augmenta l'espai que ocupa. Per tant, quan augmenta la temperatura, augmenta també la mida però la densitat disminueix.
La dilatació irregular d'l'aigua
La dilatació tèrmica a l'aigua presenta unes característiques especials que són fonamentals per a la preservació de la vida.
D'una banda, quan l'aigua s'escalfa pateix el mateix procés de dilatació que la majoria dels cossos. Les seves molècules es separen i s'expandeixen transformant-se en vapor d'aigua.
No obstant això, quan es refreda ocorre un procés únic: a mesura que la seva temperatura descendeix, aquest líquid comença a comprimir.
Però quan arriba als 4 ° C, s'expandeix. Finalment, quan arriba als 0 ° C, temperatura necessària per a la seva congelació, el seu volum augmenta fins a un 9%.
Això es deu al fet que les molècules de l'aigua congelada s'agrupen en estructures diferents a les d'altres materials, les quals deixen grans espais entre si. Per tant ocupen un major volum que l'aigua en estat líquid.
Un exemple quotidià en el qual es pot observar aquest fenomen és la preparació de gel en glaçoneres. Quan s'omplen les glaçoneres amb aigua en estat líquid, és impossible omplir per sobre de la vora perquè òbviament es vessaria.
No obstant això, a l'retirar el gel és possible observar com aquest sobresurt de les glaçoneres. Demostrant així que el volum d'aquest ha augmentat durant el procés de congelació.
Òbviament, quan les molècules d'aquella aigua convertida en gel s'expandeixen, la seva densitat també disminueix. Per tant l'aigua congelada és menys densa que l'aigua líquida, la qual cosa li dóna a el gel la propietat de surar.
Això es pot observar en exemples molt senzills com quan suren en el vas els gels que se li han posat a una beguda.
Però també es pot observar en grans fenòmens naturals com la capa de gel que es forma sobre l'aigua a l'hivern i inclusivament en l'existència dels icebergs.
La importància de la dilatació irregular d'l'aigua
La dilatació irregular de l'aigua, no només és una curiositat científica. També és un fenomen que ha jugat un paper fonamental en el desenvolupament de la vida a la Terra, tant dins l'aigua com fora d'ella.
A la vida aquàtica
En cossos d'aigua com els llacs, és possible observar que quan arriba l'hivern la capa superior de l'aigua es congela. No obstant això, l'aigua que es troba per sota es manté en estat líquid.
Si el gel fos més dens que l'aigua, aquesta capa gelada s'enfonsaria. Això faria que una nova capa líquida quedés exposada a l'fred de l'atmosfera i es congelés fins enfonsar-se. D'aquesta manera, tota l'aigua dels llacs es congelaria, posant en perill la vida submarina.
No obstant això, gràcies a les propietats irregulars de l'aigua ocorre un fenomen diferent. Quan la capa superficial es congela, l'aigua que està per sota d'ella es conserva a una temperatura de 4 ° C.
Això passa gràcies a que l'aigua aconsegueix la seva major densitat als 4 ° C, és a dir que l'aigua de el fons sempre estarà màxim a aquesta temperatura.
Si eventualment augmentés, la densitat la empenyeria cap a la superfície on la capa de gel la congelaria novament.
Gràcies a aquest fenomen, la temperatura dels cossos d'aigua es manté estable i protegida de l'fred de l'atmosfera. Això garanteix la supervivència de les espècies animals i vegetals que viuen dins l'aigua.
Aquests 4 graus, són els que marquen la diferència per a totes les criatures que viuen a les aigües dels pols com les orques i les foques cangrejeras.
A la vida fora de l'aigua
La vida humana i en general totes formes de vida que hi ha a la Terra, també es beneficien de les qualitats anòmales de l'aigua.
D'una banda, cal considerar que la major part de l'oxigen prové de les diferents espècies que componen a el fitoplàncton. Aquesta forma de vida no sobreviuria si els oceans poguessin congelar i això dificultaria el desenvolupament de la vida humana i animal.
D'altra banda, la dilatació irregular d'l'aigua també afecta els corrents oceànics. Per tant, també té efectes en les condicions climàtiques de la planeta.
referències
- Chaplin, M. (SF). Explanation of the Density Anomalies of Water. Recuperat de: lsbu.ac.uk
- Helmenstine, A. (2017). Why Does Ice Float? Recuperat de: thoughtco.com
- Kids & Science. (SF). The Anomaly of Water. Recuperat de: vias.org
- Meier, M. (2016). Ice. Recuperat de: britannica.com
- Study.com. (SF). Thermal Expansió: Definition, Equation & Examples. Recuperat de: study.com.