У найпоширенішої на планеті Земля речовини - води - є одна особливість, яка відрізняє її від інших рідин. При нагріванні вода має властивість розширюватися, проте лише з 4оС. А ось в межах від 0 до 4оС відбувається протилежний процес - вода зменшується. Завдяки цій властивості при замерзанні поверхні води в глибинах водойм продовжують жити риби та інші мешканці водного світу.
Дивовижні властивості води
Воді притаманні вражаючі властивості, які сильно відрізняють її від інших рідин. Але це і добре, інакше, володій вода "звичайними" властивостями, планета Земля була б абсолютно іншою.
Для переважної більшості речовин характерно при нагріванні розширюватися. Що досить легко пояснити з позиції механічної теорії теплоти. Згідно з нею, при нагріванні атоми і молекули речовини починають рухатися швидше. У твердих тілах коливання атомів досягають більшої амплітуди, і їм необхідно більше вільного простору. Як результат - відбувається розширення тіла.
Той самий процес відбувається і з рідинами, і з газами. Тобто, за рахунок підвищення температури збільшується швидкість теплового руху вільних молекул, і тіло розширюється. При охолодженні ж, відповідно, відбувається стиснення тіла. Це властиво практично для всіх речовин. За винятком води. При охолодженні в інтервалі від 0 до 4оС вода розширюється. І стискається - при нагріванні. Коли позначка температури води сягає 4оС, у цей момент вода має максимальну щільність, яка дорівнює 1000 кг/м3. Якщо температура нижче або вище цієї позначки, то щільність завжди трохи менша. Завдяки цій властивості при зниженні температури повітря восени і взимку в глибоких водоймах відбувається цікавий процес. Коли вода охолоджується, вона опускається нижче, на дно, проте лише до того моменту, поки її температура не стане + 4оС. Саме з цієї причини у великих водоймах більш холодна вода знаходиться ближче до поверхні, а більш тепла - опускається на дно. Так що коли взимку поверхня води замерзає, більш глибокі шари продовжують зберігати температуру 4оС. Завдяки цьому моменту риба може спокійно зимувати в глибинах водойм, що покривалися льодом.
Вплив розширення води на клімат
Виняткові властивості води при нагріванні серйозним чином впливають на клімат Землі, оскільки близько 79% поверхні нашої планети покрито водою. За рахунок сонячних променів відбувається нагрівання верхніх шарів, які потім опускаються нижче, а на їх місці виявляються холодні шари. Ті теж, у свою чергу, поступово нагріваються і опускаються ближче до дна. Таким чином, шари води безперервно змінюються, що призводить до рівномірного прогрівання, поки не досягається температура, що відповідає максимальній щільності. Потім, нагріваючись, верхні шари стають менш щільними і вже не опускаються вниз, а залишаються нагорі і просто поступово стають теплішими. За рахунок цього процесу величезні товщі води досить легко прогріваються сонячними променями.