Главная » О воде » Секрет замерзания водоёмов

Секрет замерзания водоёмов

Плавающий на поверхности озёр и прудов лёд – первый признак зимы. Если бы свойства воды были такими же, как и у других жидкостей, о катании на коньках не было бы и речи – образовавшаяся ледяная корка сразу же опускалась бы на дно. А вот почему вода не замерзает под толстым слоем льда, является для многих непонятным.

Особенности воды

Согласно своим физическим свойствам, вода одна из немногих жидкостей, которая при переходе из жидкого в твердое состояние расширяется, а не сжимается. Самую высокую плотность она имеет при +4° С.

Как происходит замерзание

Большинство известных жидкостей при охлаждении сжимается. При этом происходит уменьшение их объёма и увеличение концентрации. К примеру, воск свечи в нерасплавленном виде падает на дно сосуда с расплавленным горячим воском.

Вода под толстым слоем льда

Так же совершается сжатие воды, но лишь до того момента, пока t° не станет равной 4 °С. При дальнейшем снижении температуры вода начинает расширяться, соответственно, становится менее плотной и более легкой.

То есть лед, образовавшийся, как все мы знаем, при охлаждении H2O до 0 °С, оказывается легче, чем незамерзший водный слой температурой на 4 градуса выше. 

Процесс замерзания водоема можно описать так:

  1. Вода, охлаждаясь до 4°С, приобретает более высокую плотность, поэтому перемещается в нижние слои водоема. Теплые и более легкие слои поднимаются вверх, чтобы после охлаждения снова опуститься.
  2. После охлаждения до 4°С всех водных слоев их конвекция приостанавливается.
  3. При дальнейшем снижении градуса (ниже 4°С) в верхней части водоёма идёт процесс расширения воды. При этом ее плотность уменьшается, и таким образом более холодный слой оказывается сверху.  
  4. Верхний водный слой от контакта с холодным зимним воздухом охлаждается, одновременно уменьшается плотность H2O. При температуре в 0°С происходит ее переход в твёрдое состояние. Именно так объясняется факт, почему вода подо льдом не замерзает.

    Лед

Природа предусмотрела всё, вплоть до самых мелких деталей. У обитателей прудов есть возможность выжить при условии суровой зимы именно благодаря тому, что вода имеет свойство при самой высокой уплотнённости сохранять t +4 ºС. Ведь промерзни она до нуля, и все живые организмы в ней погибнут.

Температура водной среды в водоёме зависит, разумеется, от времени года – летом она гораздо теплее возле поверхности, чем на дне. А вот зимой пруд покрывается льдом, и градус на поверхности гораздо ниже, чем в глубине.

Различие в замерзании воска и воды

Как показывают опыты, поверхность ледяного кубика образует некую выпуклость. Это происходит из-за того, что застывание в его середине происходит в последнюю очередь. А расширяясь во время перехода в твёрдое состояние, эта выпуклость ещё больше поднимается. Противопоставить этому можно застывание воска, который, наоборот, образует углубление. Это объясняется тем, что воск после перехода в твердое состояние сжимается. Жидкости, которые равномерно сжимаются при промерзании, образуют несколько вогнутую поверхность.  

Стать автором
Стать экспертом

Поделитесь материалом в соц сетях:

Ваш комментарий:

*

*

закрыть рекламу x
закрыть рекламу x
Закрыть

Задать вопрос