Suyun termal genleşmesinin özellikleri nelerdir? Katıların ve sıvıların termal genleşmesi

Isıtıldığında bir cismin doğrusal boyutlarında meydana gelen değişiklik, sıcaklıktaki değişiklikle orantılıdır.

Maddelerin büyük çoğunluğu ısıtıldığında genleşir. Bu, mekanik ısı teorisi açısından kolayca açıklanabilir, çünkü ısıtıldığında bir maddenin molekülleri veya atomları daha hızlı hareket etmeye başlar. İÇİNDE katılar Atomlar, kristal kafes içindeki ortalama konumları etrafında daha büyük bir genlikle titremeye başlarlar ve daha fazla boş alana ihtiyaç duyarlar. Sonuç olarak vücut genişler. Benzer şekilde, serbest moleküllerin termal hareket hızının artması nedeniyle sıvılar ve gazlar çoğunlukla artan sıcaklıkla genleşir ( santimetre. Boyle-Mariotte Yasası, Charles Yasası, İdeal Gaz Denklemi).

Termal genleşmenin temel yasası, doğrusal büyüklükteki bir cismin L sıcaklığı Δ arttığında karşılık gelen boyutta TΔ kadar genişler L, şuna eşit:

Δ L = aLΔ T

Nerede α — sözde doğrusal termal genleşme katsayısı. Bir cismin alanı ve hacmindeki değişiklikleri hesaplamak için benzer formüller mevcuttur. Sunulan en basit durumda, termal genleşme katsayısı ne sıcaklığa ne de genleşme yönüne bağlı olmadığında, madde yukarıdaki formüle tam olarak uygun olarak her yönde eşit şekilde genişleyecektir.

Mühendisler için termal genleşme hayati öneme sahiptir. önemli fenomen. Karasal iklime sahip bir şehirde nehir üzerine çelik köprü tasarlanırken, yıl boyunca -40°C'den +40°C'ye kadar olası sıcaklık değişimlerini hesaba katmamak mümkün değildir. Bu tür değişiklikler değişime neden olacak toplam uzunluk köprünün birkaç metreye kadar yükselmesi ve köprünün yazın kalkmaması ve kışın güçlü çekme yükleri yaşamaması için tasarımcılar köprüyü ayrı bölümlerden oluşturarak bunları özel bağlantılarla birleştiriyor termal tampon bağlantıları Bunlar birbirine geçen ancak sıkı bir şekilde bağlı olmayan, sıcakta sıkı bir şekilde kapanan ve soğukta oldukça geniş bir şekilde ayrılan diş sıralarıdır. Açık uzun köprü Bu türden pek çok tampon olabilir.

Ancak tüm malzemeler, özellikle de kristal katılar, her yöne eşit şekilde genleşmez. Ve tüm malzemeler eşit şekilde genişlemez farklı sıcaklıklar. En parlayan örnek son tür- su. Su soğuduğunda çoğu madde gibi önce büzülür. Ancak +4°C'den 0°C donma noktasına kadar su soğutulduğunda genleşmeye, ısıtıldığında ise büzülmeye başlar (yukarıdaki formül açısından bakıldığında 0°C ile 0°C arasındaki sıcaklık aralığında diyebiliriz) +4°C suyun termal genleşme katsayısı α kabul eder negatif değer). Bu nadir etki sayesinde dünyanın denizleri ve okyanuslar çoğu durumda bile dibe kadar donmaz Şiddetli donlar: +4°C'den soğuk su, sıcak sudan daha az yoğun hale gelir ve yüzeye çıkar, sıcaklığı +4°C'nin üzerinde olan su dibe doğru yer değiştirir.

Ne buz var özgül ağırlık Suyun yoğunluğundan daha düşük olması, gezegenimizdeki yaşamın varlığını borçlu olduğumuz suyun başka bir anormal özelliğidir (bir öncekiyle ilişkili olmasa da). Bu etki olmasaydı buzlar nehirlerin, göllerin ve okyanusların dibine çökecek ve bunlar da yine donarak tüm canlıların ölümüne neden olacaktı.

Sıvı kokusuz, tatsız ve renksizdir (kalın katmanlar halinde mavimsi). Erime noktası - Santigrat civarında. Kaynama noktası 100 santigrat derece.

Isıtıldığında sadece gövdenin uzunluğu değil aynı zamanda diğer doğrusal boyutlar da artar. Isıtıldığında bir cismin doğrusal boyutlarında meydana gelen değişime doğrusal genleşme denir. Homojen bir gövde (örneğin bir cam tüp) tüm parçaları eşit şekilde ısıtılırsa genişler ve şeklini korur. Düzensiz ısıtmada ise bunun tersi meydana gelir. Bu deneyimi değerlendirelim. Cam tüp yatay olarak konumlandırılmıştır ve bir ucu sabittir. Tüp alttan ısıtılırsa, camın zayıf ısı iletkenliği nedeniyle üst kısmı daha soğuk kalır.

a) Soğuk halde bakır ve demir şeritlerden perçinlenmiş bir levha. b) Aynı plaka ısıtılmış halde (açıklık sağlamak için bükülme abartılı gösterilmiştir) Buhar hattındaki kompansatör A ve B borularının genleşmesine izin verir. Demir köprülerin bazı kısımlarının gündüzleri perçinlendiği, geceleri soğuduğu ve çökerek çok sayıda perçinin koptuğu durumlar vardı. Bu tür olayları önlemek için, sıcaklık değiştiğinde yapı parçalarının serbestçe genleşmesini veya büzülmesini sağlayacak önlemler alınır. Örneğin, demir buhar hatları ilmek şeklinde yaylı kıvrımlarla donatılmıştır.

Doğrusal boyutlardaki bir artışa vücut hacmindeki bir artış eşlik eder ( hacim genişletme tel). HAKKINDA doğrusal genişleme sıvılardan bahsetmek mümkün değildir çünkü sıvının bir özelliği yoktur. belli bir şekil. Sıvıların hacimsel genleşmesini gözlemlemek zor değildir. Şişeyi renkli su veya başka bir sıvıyla doldurun ve sıvının tüpe girmesi için cam tüplü bir tıpayla kapatın. Eğer bir gemi getirirsen sıcak su sonra tüpteki sıvı önce düşecek, sonra yükselmeye başlayacak. İlk anda sıvı seviyesindeki bir azalma, kabın önce genişlediğini ve sıvının henüz ısınmak için zamanı olmadığını gösterir. Daha sonra sıvı ısınır.

a) Renkli su şişeden tıpaya girmiştir. b) Sıcak su dolu bir kap alttan balona getirilir. Şişenin daldırılmasının ilk anında tüpteki sıvı alçalır. c) Bir süre sonra tüpteki seviye, şişe ısıtılmadan önceki seviyeye göre daha yüksek hale gelir. Doğada suyun genleşmesine örnekler Dünya yüzeyinde en çok bulunan madde olan su, onu diğer sıvıların çoğundan ayıran bir özelliğe sahiptir. Yalnızca 4 °C'nin üzerinde ısıtıldığında genleşir. 0 ila 4 °C arasında ise ısıtıldığında suyun hacmi azalır. Bu nedenle suyun en büyük yoğunluğu 4°C'de bulunur. Bu veriler tatlı (kimyasal olarak saf) suya ilişkindir. sen en yüksek yoğunluk yaklaşık 3 °C'de gözlenir. Basıncın artması sıcaklığın da düşmesine neden olur en yüksek yoğunluk su. Suyun genleşmesinin özellikleri Dünya iklimi için çok büyük öneme sahiptir. En Dünya yüzeyinin %79'u sularla kaplıdır. Su yüzeyine düşen güneş ışınları kısmen ondan yansır, kısmen suya nüfuz ederek onu ısıtır. Su sıcaklığı düşükse, ısıtılan katmanlar (örneğin 2 °C'de) soğuk olanlardan (örneğin 1 °C'de) daha yoğundur ve bu nedenle aşağıya doğru çöker. Yerlerini soğuk katmanlar alıyor, bu katmanlar da ısınıyor. Böylece, maksimum yoğunluğa karşılık gelen sıcaklığa ulaşılana kadar tüm su sütununun eşit şekilde ısıtılmasına katkıda bulunan su katmanlarında sürekli bir değişiklik olur. Daha fazla ısıtıldığında üst katmanlar giderek daha az yoğunlaşır ve bu nedenle üstte kalır. Sonuç olarak, büyük su katmanları nispeten kolay bir şekilde ısınır. güneş ışınları yalnızca suyun en yüksek yoğunluğunun sıcaklığına kadar; Alt katmanların daha fazla ısıtılması son derece yavaş ilerler. Aksine, suyun en yüksek yoğunluğun sıcaklığına kadar soğutulması nispeten hızlı bir şekilde gerçekleşir. daha sonra soğutma işlemi yavaşlar. Bütün bunlar, Dünya yüzeyindeki derin su kütlelerinin, belirli bir derinlikten başlayarak, en yüksek su yoğunluğunun sıcaklığına (4 ° C) yakın bir sıcaklığa sahip olmasına yol açmaktadır. Sıcak ülkelerde denizlerin üst katmanları çok daha yüksek sıcaklığa (30°C veya daha fazla) sahip olabilir.

YARATICILARI İZLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER:Ivan Klimentyev; Mikhail Garus.

Isının etkisi altında parçacıkların kaotik hareketlerini hızlandırdığı bilinmektedir. Bir gazı ısıtırsanız, onu oluşturan moleküller birbirlerinden uzaklaşır. Isıtılan sıvının önce hacmi artacak, sonra buharlaşmaya başlayacaktır. Katı maddelere ne olacak? Her biri toplanma durumunu değiştiremez.

Termal Genleşme: Tanım

Termal genleşme- bu, sıcaklıktaki değişikliklerle birlikte cisimlerin boyutunda ve şeklinde bir değişikliktir. Matematiksel olarak, gazların ve sıvıların değişen koşullardaki davranışlarını tahmin etmemizi sağlayan hacimsel genleşme katsayısını hesaplamak mümkündür. dış koşullar. Katılar için de aynı sonuçları elde etmek için, fizikçilerin bu tür araştırmalara bütün bir bölümü ayırdıklarını ve buna dilatometri adını verdiklerini dikkate almak gerekir.

Mühendisler ve mimarlar davranışsal bilgiye ihtiyaç duyar farklı malzemeler yüksek etkisi altında düşük sıcaklıklar binaların tasarlanması, yolların ve boruların döşenmesi için.

Gazların genişlemesi

Gazların termal genleşmesine uzaydaki hacimlerinin genişlemesi eşlik eder. Bu, eski zamanlarda doğa filozofları tarafından fark edilmişti, ancak matematiksel hesaplamalar Yalnızca modern fizikçiler başarılı oldu.

Her şeyden önce bilim adamları, onlara uygulanabilir bir görev gibi göründüğü için havanın genişlemesiyle ilgilenmeye başladılar. O kadar şevkle işe koyuldular ki, oldukça çelişkili sonuçlar elde ettiler. Doğal olarak bilim camiası bu sonuçtan memnun değildi. Ölçümün doğruluğu kullanılan termometrenin tipine, basınca ve diğer birçok duruma bağlıydı. Hatta bazı fizikçiler gazların genleşmesinin sıcaklıktaki değişikliklere bağlı olmadığı sonucuna bile vardılar. Yoksa bu bağımlılık tam değil mi?

Dalton ve Gay-Lussac'ın eserleri

Eğer He ve başka bir fizikçi Gay-Lussac aynı anda, birbirinden bağımsız olarak aynı ölçüm sonuçlarını elde edemeseydi, fizikçiler sesleri kısılana kadar tartışmaya devam edecek ya da ölçüm yapmayı bırakacaklardı.

Bu kadar farklı sonuçların nedenini bulmaya çalışan Lussac, deney sırasında bazı cihazların içinde su bulunduğunu fark etti. Doğal olarak ısıtma işlemi sırasında buhara dönüştü ve incelenen gazların miktarını ve bileşimini değiştirdi. Bu nedenle bilim adamının yaptığı ilk şey, deneyi gerçekleştirmek için kullandığı tüm aletleri iyice kurutmak ve incelenen gazdaki minimum nem yüzdesini bile ortadan kaldırmaktı. Tüm bu manipülasyonlardan sonra ilk birkaç deneyin daha güvenilir olduğu ortaya çıktı.

Dalton bu konu üzerinde meslektaşından daha uzun süre çalıştı ve sonuçları daha sonra yayınladı. XIX'in başı yüzyıl. Havayı sülfürik asit buharıyla kuruttu ve ardından ısıttı. Bir dizi deneyden sonra John, tüm gazların ve buharın 0,376 kat genişlediği sonucuna vardı. Lussac 0,375 sayısını buldu. Bu oldu resmi sonuç araştırma.

Su buharı basıncı

Gazların termal genleşmesi elastikiyetlerine, yani orijinal hacimlerine dönebilme yeteneklerine bağlıdır. Birinci bu soru Ziegler on sekizinci yüzyılın ortalarında araştırmaya başladı. Ancak deneylerinin sonuçları çok farklıydı. Bunu kullananlar tarafından daha güvenilir rakamlar elde edildi. yüksek sıcaklıklar Babamın kazanı ve alçak olanlar için bir barometre.

İÇİNDE XVIII'in sonu yüzyıl Fransız fizikçi Prony, gazların esnekliğini tanımlayacak tek bir formül elde etmeye çalıştı, ancak bunun çok hantal ve kullanılması zor olduğu ortaya çıktı. Dalton, tüm hesaplamaları bir sifon barometresi kullanarak ampirik olarak test etmeye karar verdi. Tüm deneylerde sıcaklığın aynı olmamasına rağmen sonuçlar oldukça doğruydu. Bu yüzden bunları fizik ders kitabında tablo halinde yayınladı.

Buharlaşma teorisi

Gazların termal genleşmesi (olarak fiziksel teori) acı çekti çeşitli değişiklikler. Bilim insanları buhar üreten süreçlerin temeline inmeye çalıştı. Zaten tanınmış fizikçi Dalton burada bir kez daha öne çıktı. Bu tankta (oda) başka bir gaz veya buhar bulunup bulunmadığına bakılmaksızın, herhangi bir alanın gaz buharına doymuş olduğu hipotezini öne sürdü. Bu nedenle sıvının yalnızca atmosferik havayla temas etmesiyle buharlaşmayacağı sonucuna varılabilir.

Sıvının yüzeyindeki hava kolonunun basıncı, atomlar arasındaki boşluğu arttırır, onları parçalayıp buharlaştırır, yani buhar oluşumunu teşvik eder. Ancak yerçekimi kuvveti buhar molekülleri üzerinde etkili olmaya devam ediyor, bu nedenle bilim adamları buna inanıyordu. atmosferik basınç sıvıların buharlaşmasını hiçbir şekilde etkilemez.

Sıvıların genleşmesi

Sıvıların termal genleşmesi, gazların genleşmesine paralel olarak incelenmiştir. Aynı bilim adamları bilimsel araştırmalarla ilgileniyorlardı. Bunu yapmak için termometreler, aerometreler, iletişim araçları ve diğer araçları kullandılar.

Tüm deneyler birlikte ve her biri ayrı ayrı Dalton'un homojen sıvıların ısıtıldıkları sıcaklığın karesiyle orantılı olarak genişlediği teorisini çürüttü. Elbette sıcaklık ne kadar yüksek olursa sıvının hacmi de o kadar büyük olur, ancak aralarında doğrudan bir ilişki yoktu. Ve tüm sıvıların genleşme hızı farklıydı.

Örneğin suyun termal genleşmesi sıfır santigrat derecede başlar ve sıcaklık azaldıkça devam eder. Daha önce, bu tür deneysel sonuçlar, genişleyen şeyin suyun kendisi değil, daraldığı kabın bulunduğu gerçeğiyle ilişkilendiriliyordu. Ancak bir süre sonra fizikçi DeLuca nihayet sebebin sıvının kendisinde aranması gerektiği fikrine vardı. En büyük yoğunluğunun sıcaklığını bulmaya karar verdi. Ancak bazı detayları gözden kaçırdığı için başarısız oldu. Bu fenomeni inceleyen Rumfort, suyun maksimum yoğunluğunun 4 ila 5 santigrat derece aralığında gözlendiğini buldu.

Gövdelerin termal genleşmesi

Katılarda genişlemenin ana mekanizması titreşimlerin genliğindeki değişikliktir. kristal kafes. Eğer konuşursak basit kelimelerle sonra malzemeyi oluşturan ve birbirine sıkı sıkıya bağlı olan atomlar "titremeye" başlar.

Cisimlerin termal genleşme yasası şu şekilde formüle edilmiştir: dT ile ısıtma sürecinde L doğrusal boyutuna sahip herhangi bir cisim (delta T, başlangıç sıcaklığı ile son sıcaklık arasındaki farktır), dL (delta L) miktarı kadar genişler doğrusal termal genleşme katsayısının nesnenin uzunluğuna ve sıcaklık farkına göre türevidir). Bu, vücudun aynı anda her yöne genişlediğini varsayılan olarak hesaba katan bu yasanın en basit versiyonudur. Ama için pratik çalışma Gerçekte materyaller fizikçiler ve matematikçiler tarafından simüle edilenlerden farklı davrandığı için çok daha hantal hesaplamalar kullanıyorlar.

Demiryolu termal genleşmesi

Fizik mühendisleri her zaman demiryolu raylarının döşenmesinde yer alırlar, çünkü rayların ısıtıldığında veya soğutulduğunda deforme olmaması için ray bağlantıları arasında ne kadar mesafe olması gerektiğini doğru bir şekilde hesaplayabilirler.

Yukarıda bahsedildiği gibi termal doğrusal genleşme tüm katılar için geçerlidir. Ve demiryolu da bir istisna değildi. Ama bir detay var. Vücut sürtünmeden etkilenmediği sürece doğrusal değişim serbestçe gerçekleşir. Raylar traverslere sıkı bir şekilde tutturulmuştur ve bitişik raylara kaynaklanmıştır, bu nedenle uzunluktaki değişikliği açıklayan yasa, doğrusal ve alın dirençleri biçimindeki engellerin aşılmasını hesaba katmaktadır.

Ray uzunluğunu değiştiremezse, sıcaklıktaki bir değişiklikle birlikte, onu gerebilecek veya sıkıştırabilecek termal stres artar. Bu olay Hooke yasasıyla açıklanmaktadır.

Basit deneyler ve gözlemler bizi, sıcaklık arttığında cisimlerin boyutlarının bir miktar arttığına, soğutulduğunda ise eski boyutlarına küçüldüğüne ikna ediyor. Yani örneğin çok sıcak bir cıvata, soğukken serbestçe oturduğu dişe sığmaz. Cıvata soğuduğunda dişlere tekrar girer. Telgraf telleri, sıcak yaz havalarında, kış donlarına göre belirgin şekilde daha fazla sarkmaktadır. Elektrik akımıyla ısıtıldığında tel uzar ve sarkar; Akım kesildiğinde eski konumuna döner. Sarkmadaki artış ve dolayısıyla ısıtıldığında gerilmiş tellerin uzunluğundaki artış deneysel olarak kolaylıkla yeniden üretilebilir. Gerilmiş teli elektrik akımıyla ısıttığımızda gözle görülür şekilde sarktığını ve ısınma durduğunda tekrar sıkılaştığını görüyoruz.

A) Soğuk halde bakır ve demir şeritlerden perçinlenmiş bir levha. b) Aynı plaka ısıtılmış halde (açıklık sağlamak için bükülme abartılı gösterilmiştir) Buhar hattındaki kompansatör A ve B borularının genleşmesine izin verir. Demir köprülerin bazı kısımlarının gündüzleri perçinlendiği, geceleri soğuduğu ve çökerek çok sayıda perçinin koptuğu durumlar vardı. Bu tür olayları önlemek için, sıcaklık değiştiğinde yapı parçalarının serbestçe genleşmesini veya büzülmesini sağlayacak önlemler alınır. Örneğin, demir buhar hatları ilmek şeklinde yaylı kıvrımlarla donatılmıştır.

Doğrusal boyutlardaki bir artışa, cisimlerin hacmindeki bir artış (cisimlerin hacimsel genişlemesi) eşlik eder. Sıvının belirli bir şekli olmadığından sıvıların doğrusal genleşmesinden bahsetmek mümkün değildir. Sıvıların hacimsel genleşmesini gözlemlemek zor değildir. Şişeyi renkli su veya başka bir sıvıyla doldurun ve sıvının tüpe girmesi için cam tüplü bir tıpayla kapatın. Sıcak su dolu bir kabı alttan şişeye getirirseniz, tüpteki sıvı önce düşecek, sonra yükselmeye başlayacaktır. İlk anda sıvı seviyesindeki bir azalma, kabın önce genişlediğini ve sıvının henüz ısınmak için zamanı olmadığını gösterir. Daha sonra sıvı ısınır. a) Renkli su şişeden tıpaya girmiştir. b) Sıcak su dolu bir kap alttan balona getirilir. Şişenin daldırılmasının ilk anında tüpteki sıvı alçalır. c) Bir süre sonra tüpteki seviye, şişenin ısıtılmasından önceki seviyeye göre daha yüksek hale gelir.

Doğada suyun genleşmesine örnekler Dünya yüzeyinde en çok bulunan madde olan su, onu diğer birçok sıvıdan ayıran bir özelliğe sahiptir. Yalnızca 4 °C'nin üzerinde ısıtıldığında genleşir. 0 ila 4 °C arasında ise ısıtıldığında suyun hacmi azalır. Bu nedenle suyun en büyük yoğunluğu 4°C'de bulunur. Bu veriler tatlı (kimyasal olarak saf) suya ilişkindir. Deniz suyu yaklaşık 3 °C'de en yüksek yoğunluğa sahiptir. Basınçtaki bir artış aynı zamanda suyun en yüksek yoğunluğunun sıcaklığını da düşürür. Suyun genleşmesinin özellikleri Dünya iklimi için çok büyük öneme sahiptir. Dünya yüzeyinin büyük bir kısmı (%79) sularla kaplıdır. Su yüzeyine düşen güneş ışınları kısmen ondan yansır, kısmen suya nüfuz ederek onu ısıtır. Su sıcaklığı düşükse, ısıtılan katmanlar (örneğin 2 °C'de) soğuk olanlardan (örneğin 1 °C'de) daha yoğundur ve bu nedenle aşağıya doğru çöker. Yerlerini soğuk katmanlar alıyor, bu katmanlar da ısınıyor. Böylece, maksimum yoğunluğa karşılık gelen sıcaklığa ulaşılana kadar tüm su sütununun eşit şekilde ısıtılmasına katkıda bulunan su katmanlarında sürekli bir değişiklik olur. Daha fazla ısıtıldığında üst katmanlar giderek daha az yoğunlaşır ve bu nedenle üstte kalır. Sonuç olarak, büyük su katmanları, güneş ışınları tarafından yalnızca en yüksek su yoğunluğunun sıcaklığına kadar nispeten kolay bir şekilde ısıtılır; Alt katmanların daha fazla ısıtılması son derece yavaş ilerler. Aksine, suyun en yüksek yoğunluğun sıcaklığına kadar soğutulması nispeten hızlı bir şekilde gerçekleşir. daha sonra soğutma işlemi yavaşlar. Bütün bunlar, Dünya yüzeyindeki derin su kütlelerinin, belirli bir derinlikten başlayarak, en yüksek su yoğunluğunun sıcaklığına (4 ° C) yakın bir sıcaklığa sahip olmasına yol açmaktadır. Sıcak ülkelerde denizlerin üst katmanları çok daha yüksek sıcaklığa (30°C veya daha fazla) sahip olabilir.

Birçok maddenin ısıtıldığında genleştiği ve soğutulduğunda büzüldüğü bilinmektedir. Bu koşullar altında su nasıl davranır?

Bu soruyu cevaplamak için bir deney yapalım.

Şişeyi suyla doldurun ve iki delikli bir tıpa ile kapatın. İçlerine bir cam tüp ve bir termometre yerleştirin (neredeyse şişenin dibine indirilmesi gerekir). Bir cam tüpte su tıpanın üzerinde olmalıdır. Deneyi daha görsel hale getirmek için, içine küçük bir potasyum permanganat kristali atarak suyu biraz renklendirebilirsiniz. Cam tüpün üzerine ince bir lastik halka yerleştirerek şişedeki su seviyesini not edin. Şişeyi büyük, düz bir kaba yerleştirin ve küçük buz parçalarıyla doldurun.

Pirinç. 53. Su +4 °C'ye soğutulduğunda hacmi azalır

Başlangıçtaki su sıcaklığı +18 C idi. Birkaç dakika sonra su seviyesi değişti: eskisinden daha düşük hale geldi. Ve şişedeki suyun sıcaklığı azaldı. Şişenin etrafındaki buz onu soğuttu. Araç, soğurken Su büzülür ve hacmi azalır.

Gözlemlemeye devam edelim. Sıcaklık +4 °C'ye ulaştığında su, diğer sıcaklıklarda olduğu gibi sıkışmaya devam etmek yerine genleşmeye başlar. Suyu soğutmaya devam ederseniz sıcaklığı 0 °C'ye ulaşana kadar genleşir.

Su, Dünya'da soğutulduğunda önce büzüşen ve daha sonra sıcaklıkta büzüşen tek maddedir.+4 °C genişlemeye başlar.

Suyun termal genleşmesinin özellikleri büyük önem tüm canlılar için, özellikle şiddetli kışların (sıfırın altındaki sıcaklıklarla) yaşandığı bölgelerdeki rezervuar sakinleri için. Kış başladığında rezervuarlardaki suya ne olacağına bakalım. Temas eden soğuk hava üst katmanlar su onu soğutur. Soğuyan su ağırlaşarak dibe çöker. Alçaldıkça sıcak katmanları soğutur. Suyun bu hareketi, rezervuarın tamamındaki su sıcaklığı +4 °C'ye ulaşana kadar gerçekleşir. Bu sıcaklıkta genişlemeye başlar. Yoğunluğu azalan su yavaş yavaş yukarı doğru hareket eder. Bu, su sıcaklığı 0 °C'ye ulaşana kadar devam eder. Bu sıcaklıkta üst katmanları donmaya ve daha da genişlemeye başlar. Rezervuarın yüzeyinde belirir ince tabaka buz. Sudan hafif olduğu için batmaz. Ve bu nedenle önce rezervuarın yüzeyi donar. Katı buz, altındaki suyu soğuk havadan korur ve nehirlerin, göllerin, göletlerin ve diğer derin su kütlelerinin tabanına donmayı önler.

Derin rezervuarların dibinde su var tüm yıl boyunca+4 °C sıcaklığa sahiptir (Şek. 54). Suyun şaşırtıcı bir özelliği olmasaydı - donma sırasında genleşme, o zaman kışın sudaki yaşamın tamamı veya neredeyse tamamı dururdu.

Pirinç. 54. Donmuş bir rezervuardaki su sıcaklığının dağılımı

Su (diğer maddeler gibi) azalmaz, ancak hacmini arttırır. sıvı hal katıya dönüşür.