Cosa sono le anomalie dell'acqua?

IL Anomalie dell'acqua Sono quelle proprietà che lo distinguono e lo posizionano come la sostanza liquida più importante e speciale di tutti. Fisicamente e chimicamente, l'acqua mostra un'enorme differenza rispetto ad altri liquidi, anche superando le aspettative e i calcoli teorici. Forse è semplice e allo stesso tempo complesso come la vita stessa.

Se il carbonio costituisce la pietra angolare della vita, l'acqua corrisponde al suo fluido. Se non fosse unico e incomparabile, il prodotto delle loro anomalie, i legami di carbonio che compongono matrici biologiche non farebbero nulla; La percezione della vita sarebbe caduta, gli oceani si congelerebbero completamente e le nuvole non sarebbero state sospese in paradiso.

Gli iceberg e i corpi di ghiaccio fluttuanti sull'acqua rappresentano un esempio inosservato di una delle anomalie dell'acqua. Fonte: Pexels.

Il vapore acqueo è molto più leggero di altri gas e la sua interazione con l'atmosfera provoca la formazione di nuvole; Il liquido è considerevolmente più denso rispetto al gas e questa differenza nelle sue densità sembra accentuata contro altri composti; E il solido, anomamente, presenta una densità molto più bassa del liquido.

Un esempio di quest'ultimo è osservato nel fatto che iceberg e ghiaccio galleggiano in acqua liquida, prodotto a bassa densità.

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Calore specifico

Spiagge, un altro esempio naturale in cui il calore specifico dell'acqua è macroscopicamente. Fonte: Pixabay.

L'acqua mostra una grave opposizione per aumentare la sua temperatura prima di una fonte di calore. Pertanto, la fonte deve fornire un calore sufficiente per forzare l'acqua per aumentare la sua temperatura di un grado centigrado; Cioè, il suo calore specifico è elevato, più di quello di qualsiasi composto ordinario e ha un valore di 4.186 J/G · ºC.

Le possibili spiegazioni per il suo calore specifico anormale sono dovute al fatto che le molecole d'acqua formano ponti a idrogeno multipli, in modo disordinato, e il calore si dissipa per aumentare le vibrazioni di tali ponti; Altrimenti, le molecole d'acqua non vibrano a una frequenza maggiore, il che si traduce in un aumento della temperatura.

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D'altra parte, una volta che le molecole sono state eccitate termicamente, ritardano di stabilire lo stato originale dei loro ponti idrogeno; Questo è lo stesso per raffreddare in condizioni normali, comportandosi come un serbatoio di calore.

Le spiagge, ad esempio, manifestano i due comportamenti durante le diverse stazioni dell'anno. In inverno rimangono più caldi dell'aria circostante e in estate, più fredda. Per questo motivo farà molto sole, ma quando si è immerso in mare si sente più fresco.

Calore latente della vaporizzazione

L'acqua ha un calore di entalpia o latente di evaporazione molto elevata (2257 kJ/kg). Questa sinergia di anomalia con il suo calore specifico: si comporta come un serbatoio e un regolatore di calore.

Le sue molecole devono assorbire abbastanza calore per passare alla fase gassosa e il calore lo ottiene dall'ambiente circostante; Soprattutto, dalla superficie a cui sono rispettati.

Questa superficie può essere, ad esempio, la nostra pelle. Quando il corpo è esercitato per rilascio, la cui composizione è nell'essenza dell'acqua (maggiore del 90%). Il sudore assorbe il calore dalla pelle per vaporizzare, dando così la sensazione di rinfrescante. Lo stesso accade con il terreno, che dopo aver cotto a vapore l'umidità, la sua temperatura diminuisce e si sente più fredda.

Costante dielettrica

La molecola d'acqua è estremamente polare. Ciò si riflette nella sua costante dielettrica (da 78,4 a 25 ° C), che è superiore a quella di altre sostanze liquide. Avendo un'alta polarità, è in grado di dissolvere un gran numero di composti ioni e polari. È per questo motivo che è considerato il solvente universale.

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Diffusione

Diffusione dell'acqua da un tubo. Fonte: pxhere.

Una delle curiose anomalie dell'acqua liquida è che si diffonde molto più velocemente di quella stimata attraverso un foro che è ridotto per dimensioni. I fluidi per regola generale, aumentano la loro velocità quando attraversano tubi o canali più stretti; Ma l'acqua accelera più drastica e violentemente.

Macroscopicamente questo può essere osservato variando l'area trasversale dei tubi attraverso i quali circola l'acqua. E nanometricamente, lo stesso può essere fatto ma usando nanotubi di carbonio, secondo gli studi informatici, che aiutano a chiarire la relazione tra struttura molecolare e dinamica dell'acqua.

Densità

All'inizio è stato menzionato che il ghiaccio ha una densità inferiore a quella dell'acqua. Oltre a ciò, questo raggiunge un valore massimo di circa 4 ° C. Raffreddati l'acqua al di sotto di questa temperatura, la densità e l'acqua più fredda iniziano a diminuire; E infine, vicino a 0 ° C, la densità scende a un valore minimo, quella del ghiaccio.

Una delle conseguenze principali di questo non è solo che gli iceberg possono galleggiare; ma favorisce anche la vita. Se il ghiaccio fosse più denso, affondava e raffredrebbe le profondità per congelarli. Quindi, i mari si raffreddavano dal basso verso l'alto, essendo solo un film d'acqua disponibile per la fauna marina.

Inoltre, quando l'acqua viene filtrata attraverso i recessi delle rocce e la temperatura scende, si espande durante il congelamento, promuovendo la sua erosione e morfologia esterna e interna.

Acqua leggera e acqua densa

Quando il ghiaccio galleggia, la superficie dei laghi e dei fiumi si congela, mentre il pesce può continuare a vivere nelle profondità, dove l'ossigeno si dissolve bene e la temperatura è superiore o inferiore a 4 ° C.

D'altra parte, l'acqua liquida, in effetti, non è considerata idealmente omogenea, ma è costituita da aggregati strutturali con densità diverse. In superficie, l'acqua più chiara si trova, mentre in fondo, il più denso.

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Tuttavia, tali transizioni "liquido-liquido" "sono apprezzabili solo nell'acqua troppo controllo e sotto simulazioni con elevate pressioni.

Espansioni del ghiaccio

Un'altra anomalia caratteristica è che il ghiaccio riduce la sua temperatura di fusione all'aumentare della pressione; Cioè, a maggiore pressione, il ghiaccio si scioglie a temperature più basse (sotto 0 ° C). È come se il ghiaccio invece di contrattare espanda il frutto della pressione.

Questo comportamento è contrario ad altri solidi: maggiore è la pressione su di essi, e quindi la loro contrazione, richiederà una temperatura o un calore più elevato per sciogliere e quindi essere in grado di separare le loro molecole o ioni.

Vale anche la pena ricordare che il ghiaccio è uno dei solidi più scivolosi in natura.

Tensione superficiale

Insetto che cammina sulla superficie dell'acqua. Fonte: Pixabay.

Infine, sebbene un paio di anomalie abbiano appena menzionato (circa 69 che sono conosciuti e molti altri da scoprire), l'acqua ha una tensione superficiale anormalmente grande.

Molti insetti sfruttano questa proprietà per camminare sull'acqua (immagine superiore). Questo perché il suo peso non esercita una resistenza sufficiente per rompere la tensione superficiale dell'acqua, le cui molecole invece di espandersi, contrarre, impedire all'area o alla superficie.

Riferimenti

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