چرا آب به هنگام انجماد منبسط می‌شود؟ پاسخ کوتاه آسیموف

0

پیش از پاسخ دادن، نخست ممکن است این پرسش به نظر رسد که چرا یک جسم جامد، جامد است؟ و چرا یک جسم مایع، مایع؟

میان مولکولهای یک ماده، کشش مشخصی وجود دارد که آن‌ها را به طور پایدار، در مکانهای ثابت و در کنار هم نگه می‌دارد. در یک جسم جامد، مشکل بتوان مولکولها را از هم دور کرد و جامد بودن جسم نیز به همین سبب است.

اما، مولکولها انرژی حرکتی دارند و در حول مکان ثابت خود ارتعاش می‌کنند. هر چه دما بالاتر می‌رود، مولکولها انرژی بیشتر از بیشتری به دست می‌آورند و با شدت بیشتری ارتعاش می‌کنند. سرانجام آن قدر انرژی به دست می‌آورند که کشش میان مولکولها نمی‌تواند آن‌ها را در کنار هم نگه دارد. آن‌ها همبستگی میان خود را می‌گسلند و از مکان خود جابه جا می‌شوند، می‌لغزند و بر روی هم می‌سرند. جسم جامد به حالت مذاب درمی آید و مایع می‌شود.

بیشتر جامدات، بلورین هستند. یعنی مولکولهای آن‌ها نه‌تنها در مکانهای ثابت قرار می‌گیرند، بلکه در ردیفها و دسته‌های منظمی ثابت‌اند. هنگامی که مولکولها انرژی کافی به دست می‌آورند این نظم، گسسته می‌شود و جامد به شکل مایع در می‌آید.

معمولا جایگیری منظم مولکولها در یک جامد بلورین نوعی نظم بسته است، میان مولکولها فضای کوچکی وجود دارد، اما هنگامی که ماده‌ای ذوب می‌شود، مولکولها با لغزیدن بر روی هم، به همدیگر فشار وارد می‌کنند. اثر کلی این فشار آن است که سبب می‌شود مولکولها اندکی از هم دور شوند. ماده منبسط می‌شود و چگالی کاهش می‌یابد. از این رو، عموما مایعات چگالی کمتری نسبت به جامدات دارند

لیزر هموروئید درمان بواسیر در کلینیک تخصصی هموروئید تهران

از طرف دیگر، جامدات به هنگام ذوب منبسط و مایعات به هنگام انجماد منقبض می‌شوند، ولی این پدیده‌ها عمدتا بدان وابسته‌اند که استواری قرار گرفتن مولکولها چگونه است. برای مثال، مولکولهای آب در یخ در یک شکل‌گیری کاملا سست مرتب شده‌اند آن‌ها در آرایه‌ای سه بعدی، که فضاهای خالی در میانشان وجود دارد، در کنار هم قرار می‌گیرند.

با افزایش دما، مولکولها مکانهای خود را ترک می‌کنند و به طور مستقل به حرکت درمی آیند و کشش و رانش خود را از سر می گیرند. این حالت سبب دور شدن آن‌ها از همدیگر می‌شود و همچنین آن‌ها را به درون این فضاهای خالی می‌کشاند. آب مایع، که مولکولهای آن فضاهای خالی میان خود را پر کرده‌اند. جای کمتری نسبت به یخ جامد را می‌گیرد. اگر یک فوت مکعب یخ ذوب شود تنها ۰.۹ فوت مکعب آب به دست می‌آید.

چون یخ چگالی کمتری نسبت به آب دارد، در آب شناور می‌شود، از یک فوت مکعب یخ که در آب شناور است . ۰.۹ آن در زیر سطح آب فرو می‌رود، از هر قطعه یخ که در آب قرار دهیم یک دهم بر روی آب و تاد هم در زیر آب قرار می‌گیرد.

این امر برای حیات روی زمین باعث خوشوقتی است . یخ، موقعی که تشکیل می‌شود بر روی آب قرار می‌گیرد. در نتیجه، به صورت عایق، بخشهای پایینتر آب را از سطح آن جدا می‌کند و مانع قرار‌گر ما از زیر آب به طرف بیرون می‌شود. به همین سبب بخشهای زیرین آب، حتی در هوای بسیار سرد یخ نمی‌بندد. سپس در هوای گرم، یخ شناور در معرض گرمای خورشید قرار می‌گیرد و به سرعت ذوب می‌شود.

اگر یخ چگالتر از آب بود، به محض تشکیل شدن به نه آب فرو می‌رفت و می‌توانست سبب یخ زدن آبهای بیشتری شود. همچنین، یخهای واقع در ته آب نمی‌توانستند گرمایی از خورشید بگیرند و ذوب شوند. اگر چگالی یخ از چگالی آب بیشتر بود، تقریبا تمام ذخیره آب سیاره ما یخ می‌زد، حتی اگر فاصله زمین و خورشید از فاصله‌ای که اکنون دارند دورتر نبود.

دانشمند – اسفند ۱۳۶۵

   

پستهای اخیر

سونی گوشی‌های Xperia 1 III و Xperia 5 III را با لنزهای تله‌فوتو متغیر معرفی کرد

سونی امروز از دو گوشی پرچم‌دار اندرویدی خود رونمایی کرد. هر دو گوشی Xperia 1 III و Xperia 5 III جزو اسمارت‌فون‌هایی هستند که سونی در کمپین بازتعریف برند Xperia عرضه کرده و از دوربین‌های دیجیتالی Alpha این شرکت سود می‌برند تا دوباره تمرکز…

چگونه فضای حافظه گوشی آیفون را خالی کنیم؟

کمبود فضای ذخیره‌سازی آیفون می‌تواند به شدت روی کاری که انجام می‌دهید؛ تاثیرگذار باشد و شما را محدود کند. آیفون‌های جدید می‌توانند تا ۵۱۲ گیگابایت فضای ذخیره‌سازی داشته باشند و حتی شنیده می‌شود آیفون ۱۳ تا یک ترابایت فضا دارد ولی احتمالا…

اگر این مشاهیر و سلبریتی‌ها جوانمرگ نمی‌شدند و حالا در بین ما بودند …

برخی از چهره‌های مشهور در جوانی یا در میانسالی از بین ما رفتند و ما هیچ وقت پیری آنها را ندیدیم. در شرایطی که نمی‌شود تصور کرد که آنها در صورت زنده ماندن چه آثار هنری بیشتری را ارائه می‌کردند و یا چه حاشیه‌های را می‌آفریدند، لااقلرمی‌شود…

آیفون ۱۲ پرو مکس در برابر وان‌پلاس ۹ پرو: جدیدترین پرچم‌دار اندرویدی‌ها سرشاخ با بهترین آیفون ۱۲

با عرضه گوشی وان‌پلاس ۹ پرو، شاهد یک گوشی اندرویدی پرچم‌دار دیگر برای رقابت با آیفون ۱۲ پرو مکس هستیم. وان‌پلاس معمولا گوشی‌های ارزان‌قیمتی روانه بازار می‌کرد و در دسته پرچم‌داران ارزان‌قیمت بود که محبوب کاربران با بودجه‌های ناکافی…

هلیکوپتر مریخی Ingenuity نیاز به آپدیت نرم‌افزاری پیدا کرد و پروازش تا هفته بعد به تعویق افتاد

همه منتظر پرواز نخستین وسیله پروازی در دنیایی به غیر از زمین هستیم. هلیکوپتر مریخی Ingenuity که همراه مریخ‌نورد Perseverance به مریخ رفته، در حال تاریخ‌ساز شدن است و قرار است اگر همه چیز خوب پیش برود، در جو رقیق مریخ پرواز کند. پروازی که…

هر اپلی عاشق این اکسسوری‌های با طراحی منحصربه‌فرد می‌شود

بهترین هدیه‌ای که می‌توانید به یک عاشق متعصب اپل بدهید؛ گجت یا اکسسوری است که طراحی هیجان‌انگیزی دارد و واقعا کاربردی است. اپل همیشه طیف گسترده‌ای از لوازم جانبی جذاب و شگفت‌انگیز داشته که باعث افزایش کارایی و بهره‌وری فرد می‌شوند.…

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.