Bem apă, înotăm în ea, ne spălăm cu ea și răcim lucruri folosind-o. Din cauza faptului că apa este atât de comună, mulți dintre noi nu observăm cât de ciudată este în comparație cu alte substanțe. De ce apa îngheață de sus în jos?
Atunci când punem un cub de gheață în pahar în lunile mai calde, observăm cum plutește deasupra lichidului fără să ne punem întrebări.
Dar de ce face gheața acest lucru și, mai important, de ce , când majoritatea celorlalte substanțe îngheață de jos în sus?
De ce apa îngheață de sus în jos?
Apa îngheață de sus în jos, ceea ce îi permite gheții să plutească, din cauza unui comportament ciudat al densității apei la temperaturi scăzute. Densitatea este masa unui volum unitar de substanță și reprezintă, în esență, cât de compactate sunt atomii și moleculele unei substanțe.
Pentru majoritatea compușilor, scăderea temperaturii determină o scădere a volumului substanței și o creștere a densității, atomii și moleculele devin mai compactați. De exemplu, o se ridică și se extinde deoarece este mai puțin densă decât aerul rece din jurul ei. La fel, o masă de aer rece coboară și se contractă, devenind mai densă pe măsură ce coboară.
Apa se comportă similar, dar doar până la o anumită temperatură. Densitatea apei în răcire va crește până când temperatura apei ajunge la 4°C. Dacă apa continuă să se răcească, densitatea sa va începe să scadă din nou, iar apa (acum în stare solidă) se va extinde. Această proprietate a apei este cea care îi permite gheții să deschidă crăpăturile din trotuare și stânci și care face ca sticlele și dozele de băuturi răcoritoare să explodeze în congelator.
Anomalia apei
La 4°C, apa încă . În lacuri și râuri, această apă se va răci la suprafață, va deveni mai densă și va coborî. Pe măsură ce apa se apropie de punctul de îngheț (0°C), va deveni mai puțin densă decât apa din jurul ei și va urca la suprafață.
Dacă apa ar îngheța de jos în sus, ar exista consecințe ecologice profunde. Lacurile mai mici ar îngheța complet; în absența unor adaptări speciale ale plantelor, animalelor și ale altor organisme care trăiesc acolo, acestea ar muri.
În lacurile mai mari, un strat de gheață și noroi ar răci apa de deasupra, posibil încetinind metabolismul și ritmul de creștere al organismelor care supraviețuiesc în regiunile lichide de la suprafață. În aceste condiții, Pământul ar arăta foarte diferit; regiunile polare ar fi aproape lipsite de viață, iar în fiecare an, plantele, animalele și alte organisme din regiunile de latitudine medie s-ar confrunta cu perspectiva de a nu putea obține apă lichidă în habitatele înghețate.