不規則な水膨張とは何ですか？ - 理科

水の不規則な膨張は、水が凍結するときに膨張する物理的特性です。ほとんどの要素は熱で膨張し、冷たい状態で収縮するため、不規則な特性と見なされます。ただし、水中では、膨張プロセスは2つの温度変化のいずれかで発生します。

水は地球上に豊富にあるため、通常、最も一般的な液体と考えられています。しかし、実際にはそれは逆です。その異常な特性は、それを最も珍しい液体にします。

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しかし、地球上の生命の発達を可能にしたのは、まさにその不規則な性質です。

ボディの熱膨張と密度

熱膨張または熱膨張は、温度変化によってオブジェクトのサイズが大きくなるときに発生する現象です。

体の温度が上昇すると、分子の動きが速くなります。この動きにより、これらの分子間に大きなスペースが作成され、この新しいスペースによってオブジェクトのサイズが大きくなります。

すべての体が同じように拡張するわけではないことに注意することが重要です。たとえば、アルミニウムや鋼などの金属は、加熱するとガラスよりも大きな膨張を実現する要素です。

体が熱膨張すると、体のサイズだけでなく密度も変化します。

密度は、体積の単位に含まれる物質の量です。つまり、これは、特定の空間で要素が持つ分子の総数です。

たとえば、鋼は羽よりも密度が高くなっています。これが、1キロの鋼鉄が1キロの羽よりも場所をとらない理由です。

体が拡張するとき、それは同じ質量を保持しますが、それが占めるスペースを増やします。したがって、温度が上がるとサイズも大きくなりますが、密度は下がります。

水中での熱膨張には、生命の維持に不可欠な特別な特性があります。

一方では、水が加熱されると、ほとんどのボディと同じ膨張プロセスが行われます。その分子は分離して膨張し、水蒸気に変わります。

ただし、冷却すると、独特のプロセスが発生します。温度が低下すると、この液体が圧縮され始めます。

しかし、それが4°Cに達すると、それは拡大します。最後に、凍結に必要な温度である0°Cに達すると、その体積は最大9％増加します。

これは、凍結した水の分子が他の材料とは異なる構造で凝集し、それらの間に大きな空間を残すためです。したがって、それらは液体状態の水よりも大きな体積を占めます。

この現象を観察できる日常の例は、氷のバケツで氷を準備することです。氷のバケツが液体の状態で水で満たされると、明らかにこぼれるため、それらを縁の上に満たすことは不可能です。

ただし、氷を取り除くときに、氷のバケツからどのように突出しているかを観察できます。したがって、凍結プロセス中にその体積が増加したことを示しています。

明らかに、水の分子が氷に変わったとき、それらの密度も減少します。したがって、凍った水は液体の水より密度が低く、氷に浮く性質を与えます。

これは、飲み物に加えられた氷がグラスに浮くような非常に単純な例で見ることができます。

しかし、冬に水の上に形成される氷床のような大規模な自然現象や、氷山が存在する場合でも観察できます。

水の不規則な拡張は、科学的な好奇心だけではありません。それはまた、地球の生命の発達において水の中と外の両方で基本的な役割を果たす現象でもあります。

湖などの水域では、冬になると水の上層が凍るのを見ることができます。ただし、下の水は液体のままです。

氷が水よりも濃い場合、この凍結した層は沈みます。これは、新しい液体層を大気の寒さにさらし、凍結して沈みます。このようにして、湖のすべての水は凍り、水中の生命を危険にさらします。

しかし、水の不規則な性質のおかげで、別の現象が発生します。表面層が凍結すると、その下の水は4℃の温度に保たれます

これは、水が4°Cで最高密度に達するという事実のおかげで発生します。つまり、底部の水は常にこの温度で最大になります。

最終的に増加した場合、密度は氷床が再び凍結する表面に押しやります。

この現象のおかげで、水域の温度は安定し、大気の寒さから保護されます。これは、水に住んでいる動植物種の生存を保証します。

それらの4度は、シャチやカニクイアザラシなど、極の海に住むすべての生き物に違いをもたらすものです。

人間の生活、そして一般的に地球上に存在するあらゆる形態の生命も、水の異常な性質の恩恵を受けています。

一方では、酸素のほとんどが植物プランクトンを構成するさまざまな種に由来することを考慮する必要があります。もし海が凍ることができて、これが人間と動物の生活の発展を妨げるならば、この形式の生命は生き残ることができません。

一方、水の不規則な膨張も海流に影響を与えます。したがって、それは地球の気候条件にも影響を与えます。