- Dilatazione termica e densità dei corpi
- Dilatazione irregolare dell'acqua
- L'importanza dell'espansione irregolare dell'acqua
- Nella vita acquatica
- Nella vita fuori dall'acqua
- Riferimenti
L' espansione irregolare dell'acqua è una proprietà fisica che fa sì che l'acqua subisca un'espansione quando si congela. È considerata una proprietà irregolare, perché la maggior parte degli elementi si espande con il calore e si contrae con il freddo. Tuttavia, in acqua il processo di espansione avviene a una delle due variazioni di temperatura.
L'acqua è solitamente considerata il liquido più comune a causa della sua abbondanza sulla Terra. Ma in realtà è il contrario: le sue proprietà anomale lo rendono il liquido più insolito.
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Tuttavia, sono proprio le sue proprietà irregolari che hanno permesso lo sviluppo della vita sulla Terra.
Dilatazione termica e densità dei corpi
L'espansione o dilatazione termica è un fenomeno che si verifica quando le dimensioni di un oggetto aumentano a causa di una variazione della sua temperatura.
Quando la temperatura di un corpo aumenta, le sue molecole si muovono più velocemente. Questo movimento crea uno spazio maggiore tra queste molecole e questo nuovo spazio fa aumentare le dimensioni dell'oggetto.
È importante notare che non tutti i corpi si espandono allo stesso modo. Ad esempio, metalli come l'alluminio e l'acciaio sono elementi che riscaldati raggiungono un'espansione maggiore del vetro.
Quando un corpo subisce un'espansione termica, non solo le sue dimensioni cambiano ma anche la sua densità.
La densità è la quantità di materia contenuta in un'unità di volume. Questo, in altre parole, è il numero totale di molecole che un elemento ha in un dato spazio.
Ad esempio, l'acciaio ha una densità maggiore delle piume. Ecco perché un chilo di acciaio occupa meno spazio di un chilo di piume.
Quando un corpo si espande, mantiene la stessa massa ma aumenta lo spazio che occupa. Pertanto, quando la temperatura aumenta, anche la dimensione aumenta ma la densità diminuisce.
Dilatazione irregolare dell'acqua
L'espansione termica in acqua ha caratteristiche speciali che sono essenziali per la conservazione della vita.
Da un lato, quando l'acqua viene riscaldata, subisce lo stesso processo di espansione della maggior parte dei corpi. Le sue molecole si separano e si espandono, trasformandosi in vapore acqueo.
Tuttavia, quando si raffredda, si verifica un processo unico: quando la sua temperatura scende, questo liquido inizia a comprimersi.
Ma quando raggiunge i 4 ° C, si espande. Infine, quando raggiunge 0 ° C, la temperatura necessaria per il suo congelamento, il suo volume aumenta fino al 9%.
Questo perché le molecole di acqua ghiacciata si raggruppano in strutture diverse rispetto ad altri materiali, che lasciano ampi spazi tra di loro. Pertanto occupano un volume maggiore dell'acqua allo stato liquido.
Un esempio quotidiano in cui si può osservare questo fenomeno è la preparazione del ghiaccio nei secchielli del ghiaccio. Quando i secchielli del ghiaccio sono riempiti con acqua allo stato liquido, è impossibile riempirli sopra il bordo perché ovviamente si verserebbe.
Tuttavia, durante la rimozione del ghiaccio è possibile osservare come sporge dai secchielli del ghiaccio. Dimostrando così che il suo volume è aumentato durante il processo di congelamento.
Ovviamente, quando le molecole d'acqua trasformate in ghiaccio si espandono, diminuisce anche la loro densità. Pertanto l'acqua congelata è meno densa dell'acqua liquida, il che conferisce al ghiaccio la proprietà di galleggiare.
Questo può essere visto in esempi molto semplici come quando il ghiaccio che è stato aggiunto a una bevanda galleggia nel bicchiere.
Ma può anche essere osservato in grandi fenomeni naturali come la calotta glaciale che si forma sull'acqua in inverno e persino nell'esistenza di iceberg.
L'importanza dell'espansione irregolare dell'acqua
La dilatazione irregolare dell'acqua non è solo una curiosità scientifica. È anche un fenomeno che ha svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo della vita sulla Terra, sia dentro che fuori l'acqua.
Nella vita acquatica
In specchi d'acqua come i laghi, è possibile osservare che quando arriva l'inverno lo strato superiore dell'acqua si ghiaccia. Tuttavia, l'acqua sottostante rimane allo stato liquido.
Se il ghiaccio fosse più denso dell'acqua, questo strato ghiacciato affonderebbe. Ciò esporrebbe un nuovo strato liquido al freddo dell'atmosfera e congelerebbe per affondare. In questo modo tutta l'acqua dei laghi si congelerebbe, mettendo in pericolo la vita sottomarina.
Tuttavia, grazie alle proprietà irregolari dell'acqua, si verifica un fenomeno diverso. Quando lo strato superficiale si congela, l'acqua sottostante viene mantenuta ad una temperatura di 4 ° C.
Ciò avviene grazie al fatto che l'acqua raggiunge la sua massima densità a 4 ° C, cioè l'acqua di fondo sarà sempre al massimo a questa temperatura.
Se alla fine aumentasse, la densità lo spingerebbe sulla superficie dove la calotta glaciale lo congelerebbe di nuovo.
Grazie a questo fenomeno, la temperatura dei corpi d'acqua rimane stabile e protetta dal freddo dell'atmosfera. Ciò garantisce la sopravvivenza delle specie animali e vegetali che vivono nell'acqua.
Quei 4 gradi sono quelli che fanno la differenza per tutte le creature che vivono nelle acque dei poli come le orche e le foche mangia granchio.
Nella vita fuori dall'acqua
Anche la vita umana e in generale tutte le forme di vita esistenti sulla Terra beneficiano delle qualità anomale dell'acqua.
Da un lato, è necessario considerare che la maggior parte dell'ossigeno proviene dalle diverse specie che compongono il fitoplancton. Questa forma di vita non sopravviverebbe se gli oceani potessero congelarsi e questo ostacolerebbe lo sviluppo della vita umana e animale.
D'altra parte, la dilatazione irregolare dell'acqua influisce anche sulle correnti oceaniche. Pertanto, ha anche effetti sulle condizioni climatiche del pianeta.
Riferimenti
- Chaplin, M. (SF). Spiegazione delle anomalie di densità dell'acqua. Estratto da: lsbu.ac.uk
- Helmenstine, A. (2017). Perché il ghiaccio galleggia? Estratto da: thoughtco.com
- Bambini e scienza. (SF). L'anomalia dell'acqua. Recupero da: vias.org
- Meier, M. (2016). Ghiaccio. Estratto da: britannica.com
- Study.com. (SF). Espansione termica: definizione, equazione ed esempi. Estratto da: study.com.