Was ist eine unregelmäßige Wasserdilatation?

Eine unregelmäßige Ausdehnung des Wassers ist eine physikalische Eigenschaft, die dazu führt, dass das Wasser beim Gefrieren einen Expansionsprozess durchläuft.

Es wird als eine unregelmäßige Eigenschaft angesehen, da sich die meisten Elemente mit der Hitze ausdehnen und sich mit der Kälte zusammenziehen. Im Wasser findet der Expansionsprozess jedoch bei einer der beiden Temperaturänderungen statt.

Normalerweise wird Wasser aufgrund seines Überflusses auf der Erde als häufigste Flüssigkeit angesehen. Tatsächlich ist es jedoch genau umgekehrt: Aufgrund seiner anomalen Eigenschaften ist es die untypischste Flüssigkeit.

Es sind jedoch gerade ihre unregelmäßigen Eigenschaften, die die Entwicklung des Lebens auf der Erde ermöglicht haben.

Die Wärmeausdehnung und die Dichte der Körper

Dehnung oder Wärmeausdehnung ist ein Phänomen, das auftritt, wenn die Größe eines Objekts aufgrund einer Änderung seiner Temperatur zunimmt.

Wenn die Körpertemperatur steigt, bewegen sich die Moleküle schneller. Diese Bewegung bewirkt einen größeren Abstand zwischen diesen Molekülen und dieser neue Abstand bewirkt eine Vergrößerung des Objekts.

Es ist wichtig zu bedenken, dass sich nicht alle Körper gleich ausdehnen. Zum Beispiel sind Metalle wie Aluminium und Stahl Elemente, die beim Erhitzen eine größere Ausdehnung erreichen.

Wenn sich ein Körper thermisch ausdehnt, ändert sich nicht nur seine Größe, sondern auch seine Dichte.

Die Dichte ist die in einer Volumeneinheit enthaltene Materiemenge. Dies ist mit anderen Worten die Gesamtzahl der Moleküle, die ein Element in einem gegebenen Raum hat.

Zum Beispiel hat Stahl eine höhere Dichte als Federn. Deshalb braucht ein Kilo Stahl weniger Platz als ein Kilo Federn.

Wenn sich ein Körper ausdehnt, behält er die gleiche Masse bei, vergrößert jedoch den Raum, den er einnimmt. Wenn die Temperatur zunimmt, nimmt daher auch die Größe zu, aber die Dichte nimmt ab.

Unregelmäßige Wassererweiterung

Die Wärmeausdehnung im Wasser weist besondere Eigenschaften auf, die für die Erhaltung des Lebens von grundlegender Bedeutung sind.

Einerseits wird das Wasser beim Erhitzen genauso weit gedehnt wie die meisten Körper. Seine Moleküle trennen sich und dehnen sich aus, wobei sie sich in Wasserdampf verwandeln.

Wenn es jedoch abkühlt, tritt ein einzigartiger Prozess auf: Wenn die Temperatur sinkt, beginnt sich diese Flüssigkeit zu komprimieren.

Aber wenn es 4 ° C erreicht, dehnt es sich aus. Wenn es schließlich die zum Einfrieren erforderliche Temperatur von 0 ° C erreicht, steigt sein Volumen auf bis zu 9%.

Dies liegt daran, dass die gefrorenen Wassermoleküle in unterschiedlichen Strukturen zu anderen Materialien zusammengefasst sind, so dass große Zwischenräume zwischen ihnen verbleiben. Nehmen Sie deshalb ein größeres Volumen ein als Wasser in flüssigem Zustand.

Ein alltägliches Beispiel, bei dem dieses Phänomen beobachtet werden kann, ist die Herstellung von Eis in Eiskübeln. Wenn die Eimer in flüssigem Zustand mit Wasser gefüllt sind, ist es unmöglich, sie über den Rand zu füllen, da sie offensichtlich auslaufen würden.

Beim Entfernen des Eises kann jedoch beobachtet werden, wie es aus den Eiskübeln herausragt. Dies zeigt, dass das Volumen während des Einfrierens zugenommen hat.

Wenn sich die in Eis umgewandelten Wassermoleküle ausdehnen, nimmt natürlich auch ihre Dichte ab. Daher ist gefrorenes Wasser weniger dicht als flüssiges Wasser, wodurch Eis die Eigenschaft hat zu schwimmen.

Dies kann an sehr einfachen Beispielen gesehen werden, zum Beispiel wenn das Eis, das in ein Getränk gegeben wurde, im Glas schwimmt.

Es kann aber auch in großen Naturereignissen wie der Eisschicht, die sich über dem Winterwasser bildet, und sogar in der Existenz von Eisbergen beobachtet werden.

Die Wichtigkeit einer unregelmäßigen Wassererweiterung

Eine unregelmäßige Erweiterung des Wassers ist nicht nur eine wissenschaftliche Kuriosität. Es ist auch ein Phänomen, das eine fundamentale Rolle bei der Entwicklung des Lebens auf der Erde sowohl innerhalb als auch außerhalb des Wassers gespielt hat.

Im Wasserleben

In Gewässern wie Seen ist zu beobachten, dass bei Einbruch des Winters die obere Wasserschicht gefriert. Das Wasser darunter wird jedoch in flüssigem Zustand gehalten.

Wenn das Eis dichter als Wasser wäre, würde diese Eisdecke sinken. Dies würde dazu führen, dass eine neue Flüssigkeitsschicht der Kälte der Atmosphäre ausgesetzt wird und gefriert, bis sie zusammenbricht. Auf diese Weise würde alles Wasser in den Seen gefrieren und das Leben unter Wasser gefährden.

Aufgrund der unregelmäßigen Eigenschaften von Wasser tritt jedoch ein anderes Phänomen auf. Wenn die Oberflächenschicht gefriert, wird das darunter liegende Wasser auf einer Temperatur von 4 ° C gehalten.

Dies geschieht, weil das Wasser bei 4 ° C seine höchste Dichte erreicht, was bedeutet, dass das Grundwasser bei dieser Temperatur immer maximal ist.

Sollte es irgendwann zunehmen, würde die Dichte es an die Oberfläche drücken, wo der Eisschild es wieder einfrieren würde.

Dank dieses Phänomens bleibt die Temperatur der Gewässer stabil und vor der Kälte der Atmosphäre geschützt. Dies garantiert das Überleben der im Wasser lebenden Tier- und Pflanzenarten.

Diese 4 Grad machen den Unterschied für alle Kreaturen aus, die in den Gewässern der Pole leben, wie Killerwale und Krabbenfresser.

Im Leben außerhalb des Wassers

Das menschliche Leben und im Allgemeinen alle Formen des Lebens, die auf der Erde existieren, profitieren auch von den anomalen Eigenschaften des Wassers.

Einerseits ist zu berücksichtigen, dass der größte Teil des Sauerstoffs von den verschiedenen Arten stammt, aus denen das Phytoplankton besteht. Diese Lebensweise würde nicht überleben, wenn die Ozeane gefrieren könnten, und dies würde die Entwicklung des menschlichen und tierischen Lebens behindern.

Andererseits wirkt sich eine unregelmäßige Erweiterung des Wassers auch auf die Meeresströmungen aus. Daher hat es auch Auswirkungen auf die klimatischen Bedingungen des Planeten.