Чому морозиво більше l; рідкої води

Йохан Демір, науковий редактор 20 квітня 2019 р., 0 год. 32 хв

Коли рідка вода застигає, вона займає приблизно на 10% більше об’єму. Це також досить рідкісний випадок у природі. Чому об’єм води збільшується, коли вона перетворюється на лід ?

Рідкість у природі

У фізиці такий випадок виникає з дилатометричної аномалії, особливої властивості поведінка певних тіл з точки зору їх щільності. Дійсно, замість того, щоб постійно збільшуватись - особливо під час змін стану - поки вони охолоджуються, щільність зменшується навпаки від певної температури.

Отже, це саме те, що відбувається у випадку води, коли вона перетворюється на лід. Дійсно, щільність льоду є 0,91 г/см3, в той час як рідина води 1 г/см3. Це, зокрема, пояснює добре відоме явище: лід пливе по воді. Причому лише одна жменька сполук також піддається цій аномалії: галій, вісмут, плутоній, сурма, кремній та германій. Інші елементи зазвичай мають a менший обсяг у твердому стані.

Як це можливо ?

В одному зі своїх файлів про властивості води CNRS пояснює причину такої зміни обсягу. Перш за все, пам’ятайте, що атом кисню заряджений негативно, а атоми водню - позитивно. Отже, молекула води є a поляризована молекула, і саме ця сильна полярність дозволяє водневі зв’язки.

Однак ви повинні знати, що є так багато посилань водень у льоду, ніж у рідкій воді. На відміну від них, ці зв’язки мають гексагональну форму в льоду, але останні скручуються у рідкій воді (див. Схему нижче). Тож коли утворюється лід, молекули води віддаляються одна від одної, зупиняються і замерзають. Отже, лід є менш щільний, ніж вода а отже, більш об’ємним завдяки трохи більшу відстань розділяють молекули.

Це вірно в повсякденному житті, у випадку з пляшкою з водою або трубою, яка замерзає взимку. Стільки ж води займе більший обсяг перетворившись на лід. Логічно, що вода під час свого перетворення розширюється, через що пляшки та труби лопаються. Недарма доцільно не наповнювати піддон для льоду до краю, щоб помістити в морозильну камеру !