Preskočiť na obsah
Späť na kurz

Kvapaliny

Anomália vody

Väčšina kvapalín sa pri zahrievaní jednoducho rozpína a ich hustota klesá. Voda sa však v rozsahu teplôt od 0 ∘C0\ ^\circ\mathrm{C} do 4 ∘C4\ ^\circ\mathrm{C} správa presne naopak. Keď takúto veľmi studenú vodu zahrievame smerom k štyrom stupňom, jej objem sa zmenšuje a hustota rastie. Až nad štyrmi stupňami sa začne správať ako bežná kvapalina.

graf anomalie vody - zvyšovaním sa teploty sa najprv hustota vody zvyšuje a až po 4 stupnoch klesá

Znamená to, že voda má najväčšiu hustotu pri teplote 4 ∘C4\ ^\circ\mathrm{C}, približne ρmax⁡≈1000 kg⋅m−3\rho_{\max} \approx 1000\ \mathrm{kg \cdot m^{-3}}.

Vysvetlenie ponúka kinetická teória stavby látok. Molekuly vody sa vplyvom vodíkových väzieb pri nízkych teplotách začínajú usporadúvať do redšej štruktúry, akú má ľad, a tá zaberá väčší objem. Preto studená voda tesne nad bodom mrazu paradoxne napučí namiesto toho, aby sa stláčala.

Tento zdanlivý rozmar prírody má nesmierne dôležitý dôsledok. Jazerá vďaka nemu zamŕzajú zhora nadol. Na povrchu sa najprv vytvorí vrstva ľadu, no pod ňou zostáva najhustejšia voda s teplotou okolo 4 ∘C4\ ^\circ\mathrm{C}, ktorá klesla ku dnu. Práve tam ryby a ostatné vodné živočíchy prežijú zimu. Keby sa voda správala ako iné kvapaliny, jazerá by premrzli až po dno a život v nich by neprežil.