Buz niyə suda batmır? Həyat üçün vacib olan elmi izah

Bir buz kubunu stəkana atırsınız və o, suyun üzərində qalır. Adətən bunun üzərində düşünmürük, çünki bizə tamamilə adi görünür. Əslində isə bu, olduqca qeyri-adi hadisədir. Təbiətdə maddələrin böyük əksəriyyəti bərk halda maye halından daha sıx olur. Məsələn, metallar öz ərintilərində batır.

Lent.az xəbər verir ki, parafin də maye parafində batır. Su isə fərqli davranır. O, ümumi qaydanı pozur.

Kristal quruluş: daha çox həcm, daha az sıxlıq

Maye suda molekullar nizamsız hərəkət edir və bir-birinə nisbətən yaxın yerləşir. Su donduqda isə molekullar nizamlı, altıbucaqlı kristal quruluş əmələ gətirir. Bu quruluşda molekullar arasında daha çox boşluq yaranır.

Nəticədə buzun həcmi onu əmələ gətirən maye suyun həcmindən təxminən 9 faiz çox olur. Kütlə dəyişmir, amma həcm artır. Həcm artdığı üçün sıxlıq azalır.

Buz məhz buna görə suyun üzərində qalır. Səbəb onun sadəcə “yüngül” olması deyil, strukturunun maye sudan daha az sıx olmasıdır.

Suyun donarkən genişlənməsi gündəlik həyatda da özünü göstərir. Məsələn, qışda boruların partlamasının əsas səbəblərindən biri budur. Borunun içindəki su donur, həcmi artır və nəticədə boruya güclü təzyiq göstərir.

İlk baxışdan bu xüsusiyyət təhlükəli anomaliya kimi görünə bilər. Əslində isə məhz bu xüsusiyyət Yer üzündə həyatın qorunmasına böyük töhfə verir.

Maksimum sıxlıq temperaturu: +4°C niyə bu qədər vacibdir?

Əksər mayelər soyuduqca donma nöqtəsinə qədər getdikcə daha sıx olur. Su isə fərqli davranır.

Suyun sıxlığı temperatur +4°C-yə qədər azaldıqca artır. +4°C-də su maksimum sıxlığa çatır. Temperatur bundan da aşağı düşəndə isə su yenidən daha az sıx olmağa başlayır.

Başqa sözlə, +4°C temperaturda su daha ağır olur və aşağıya enir. Temperatur 0°C-yə yaxınlaşdıqda isə daha yüngül su səthə doğru qalxır.

Bu xüsusiyyət göllərdə həyat üçün həlledici əhəmiyyət daşıyır.

Göl donmağa başlayanda səthdəki soyuq su 0°C-yə yaxınlaşır və buz təbəqəsi əmələ gətirir. Dərinlikdə isə temperaturu təxminən +4°C olan daha sıx su qalır. Bu su dərinlikdə yerləşdiyi üçün bütün göl birdən-birə donmur.

Əgər su digər mayelərin əksəriyyəti kimi davransaydı, donan su dibə enərdi və proses təkrarlandıqca göllər tədricən tamamilə dona bilərdi. Belə şərait su hövzələrində yaşayan canlılar üçün son dərəcə ağır nəticələr yarada bilərdi.

Heç düşünmüsünüzmü, balıqlar qışda göllərdə niyə donmur?

Onlar buz təbəqəsinin altında qalan, temperaturu təxminən +4°C olan maye su qatında yaşamağa davam edirlər.

Bunun səbəbi möcüzə deyil, suyun fiziki xüsusiyyətləridir. Buz yorğan kimi işləyir: həyatı qoruyan istilik izolyasiyası. Buz istiliyi zəif keçirir.

Gölün səthi buzla örtüləndə həmin təbəqə bir növ istilik qoruyucusu və ya yorğan rolunu oynayır. O, şaxtalı havanın aşağıdakı suyu sürətlə soyutmasının qarşısını alır.

Buz təbəqəsi yuxarıdan aşağıya doğru qalınlaşsa da, onun altında maye su qatı qalmağa davam edir.

Balıqlar, amfibiyalar və mikroorqanizmlər məhz bu su qatında qışı keçirə bilirlər.

Əgər buz suyun üzərində qalmaq əvəzinə dibə batsaydı, şirin su hövzələri qış aylarında daha dərin qatlara qədər dona bilərdi. Bu isə su ekosistemlərində həyat üçün çox ciddi problem yaradardı.

Buz suyun üzərində olarkən öz çəkisinə bərabər miqdarda suyu sıxışdırıb kənara çəkir.

Buz əridikdə isə onun əmələ gətirdiyi su həcmi əvvəldən sıxışdırdığı suyun həcminə uyğun gəlir. Buna görə stəkandakı suyun səviyyəsi dəyişmir.

Bu, Arximed qanununun nəticəsidir.

Məhz buna görə dənizdə üzən buzların əriməsi okean səviyyəsini birbaşa artırmır. Quruda yerləşən buzlaqların əriməsi isə fərqli nəticə verir, çünki həmin su sonradan okeana daxil olur.

Adi şəraitdə normal su buzu suyun üzərində qalır.

Lakin laboratoriya şəraitində ağır su — D₂O ilə bağlı fərqli sıxlıq xüsusiyyətlərini müşahidə etmək mümkündür.