Θερμική διαστολή. Το φαινόμενο κατά το οποίο αυξάνεται ο όγκος ενός σώματος (και άρα μειώνεται η πυκνότητά του) καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του. Η συντριπτική πλειοψηφία των υλικών έχουν αυτή την ιδιότητα και υπάρχουν πολλές εφαρμογές αυτού του φαινομένου στην καθημερινή μας ζωή. Για παράδειγμα, εάν κάποιος θέλει να ανοίξει ένα βάζο του οποίου το καπάκι είναι πάρα πολύ σφικτό, συνιστάται να το βρέξει με ζεστό νερό, καθώς η αύξηση της θερμοκρασίας θα διαστείλει ελάχιστα το καπάκι, με αποτέλεσμα αυτό να ανοίξει πιο εύκολα. Άλλο παράδειγμα είναι βέβαια τα θερμόμετρα υδραργύρου, όπου οι αλλαγές στη θερμοκρασία προκαλούν συστολή ή διαστολή του υδραργύρου, δίνοντας μας έτσι τη δυνατότητα να μετρήσουμε την τιμή της θερμοκρασίας μέσω της βαθμονομημένης κλίμακας.

kastatic.org

Ώπα παιδιά, λέει όμως το αγαπητό μας νερό. Εγώ δεν παίζω με τους δικούς σας κανόνες! Θα κάνω ό,τι γουστάρω εγώ! Τι το αλλόκοτο έχει λοιπόν η συμπεριφορά του νερού; Αρχικά, όλα μοιάζουν φυσιολογικά: Εάν για παράδειγμα ξεκινήσουμε από νερό θερμοκρασίας 100ºC και αρχίσουμε να το παγώνουμε, παρατηρούμε ότι συμπεριφέρεται όπως τα πλείστα υλικά, δηλαδή η πυκνότητά του αυξάνεται και ο όγκος του μειώνεται. Μόλις όμως φτάσει σε θερμοκρασία 4ºC, κάτι ασυνήθιστο συμβαίνει! Από εκείνη την θερμοκρασία μέχρι και τους 0ºC, όπου γίνεται πάγος, η πυκνότητά του αρχίζει να μειώνεται και άρα, το νερό θερμοκρασίας 4ºC  έχει τη μέγιστη πυκνότητα! 

Λόγω αυτής της ανώμαλης διαστολής που παρουσιάζει το νερό, το στρώμα νερού θερμοκρασίας4ºC, μιας και είναι το πιο βαρύ, βυθίζεται στον πυθμένα μιας λίμνη ή μιας θάλασσας, ενώ το πιο παγωμένο στρώμα μένει στην επιφάνεια. Επομένως, τον χειμώνα, η επιφάνεια του νερού είναι η πρώτη που θα παγώσει και, μιας και ο πάγος είναι κακός αγωγός της θερμότητας, το λεπτό στρώμα πάγου που σχηματίζεται στην επιφάνεια μονώνει το υπόλοιπο σώμα νερού από το κρύο του χειμώνα, με αποτέλεσμα η υδρόβια ζωή να μπορεί να επιβιώσει.

wikimedia.org

Γιατί όμως το νερό έχει αυτή την παράξενη ιδιότητα; Ίσως εδώ θα μπορούσαμε να παραθέσουμε την  ανθρωπική αρχή:

“Επειδή αν συμπεριφερόταν διαφορετικά, δεν θα υπήρχαμε για να θέσουμε αυτό το ερώτημα”

Πράγματι, παρόλο που η ανώμαλη διαστολή του νερού διατηρεί την υδρόβια ζωή, αποτρέποντας τις λίμνες και τις θάλασσες να παγώσουν εξ ολοκλήρου κατά τη διάρκεια του χειμώνα, μην ξεχνάμε ότι η φύση είναι αλληλένδετη. Η εξάλειψη της υδρόβιας ζωής, πολύ πιθανόν θα προκαλούσε εξάλειψη όλης τη ζωής στον πλανήτη μας, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου.

Αυτή θα μπορούσε να ήταν η απάντηση στο γιατί. Για το πώς έχουμε μια πιο ξεκάθαρη απάντηση, καθώς, σε μικροσκοπικό επίπεδο, οι επιστήμονες γνωρίζουν τους μηχανισμούς που κάνουν το νερό να συμπεριφέρεται με αυτόν τον απρόσμενο, αλλόκοτο τρόπο.

Νερό λοιπόν. Το πιο απλό υγρό δεν είναι και τόσο απλό τελικά!

***Απαγορεύεται η μερική ή ολόκληρη αναδημοσίευση του άρθρου σε άλλα sites χωρίς τη συγκατάθεση του beezdom.com

***Πηγή φωτογραφίας εξωφύλλου: i.ytimg.com