Что такое плотность воды?

Плотность воды в естественных водоемах во многом зависит от ее минерализации, количеству растворенных солей, температуре и от давления высших водных слоев. Что такое плотность воды? Плотность воды определяется массой единичного объема в килограммах на метр кубический.

Если вода химически чистая, без соли и каких-либо добавок, то ее плотность во многом зависит от температуры. Зависимость вычисляется по формуле, где температура t 3,98  С. Именно при такой температуре плотность воды будет составлять 1000кг/м3 (1 г/см3). В случае если температура снижается до отметки в ноль градусов, плотность воды также будет уменьшаться на 0,132 г/см3, а если температура повышается, то плотность при этом понизиться до отметки в 995,67 г/см3 (к примеру, если температура составляет 30 С).

Условная плотность воды – разность между плотностью при некоторой температуре и самой большой плотностью. Иными словами это явление часто называют аномалией плотности воды. Повышение давления и насыщение воды минералами также приводит к увеличению ее плотности. Изменения плотности воды, хоть и незначительные, происходящие в результате воздействия всех трех факторов играют немалую роль, а можно даже сказать одну из самых важных ролей при динамике воды в естественных водоемах, в непосредственном формировании качества воды и экосистемы в целом. Всем известен тот факт, что повышение температуры вещества вызывает увеличение его объема и понижение плотности. Вода, в принципе, обладает таким же свойством, но только в интервале температур от 0 до 4  С. При возрастании температуры объем воды не повышает, а сокращается.  Вода по сути уникальное вещество, не похожее на другие. Максимальная плотность воды может быть только при температуре 4  С. Поэтому можно считать, что зависимость температуры и объема для воды двузначна.

Очень яркий пример: при температуре от 0,2 до 8 С масса воды имеет одинаковое количество объема, точно такое же, как при температурах от 3 до 5 оС. Но даже несмотря на этот показатель, вода считается эталоном плотности, так как при температуре в 4 С, при массе воды в 1 г объем равняется 1 см3.

Изменяется ли объем воды при пониженных температурах? Оказывается, что при температуре ниже нуля объем продолжает увеличиваться, однако требуется одно условие – переохлаждение. Но чтобы выполнить данное условие, требуется немало других сопутствующих факторов – полная неподвижность воды, а также отсутствие мест кристаллизации льда.

В случае, когда вода лишена растворенных в ней газов, ее можно переохладить до отметки в минус 70  С, но даже в этом случае она не превратится в лед. Но только стоит встряхнуть сосуд или же добавить незначительное количество льда, то вода в сосуде сразу же покроется льдом и ее температура подскочит до нуля градусов, то есть поднимется на 70 С. Точно также можно довести воду до отметки в 150 С без процедуры закипания, но стоит в воду попасть частичке воздуха, вода сразу же начнет кипеть и ее температура опуститься до 100-градусной отметки.

Вода во время замерзания увеличивается в объеме на 11%, но точно также внезапно уменьшается, как только температура приближается к нулю градусов (т.е. лед начинает таять). Увеличение объема играет немаловажную роль, как в жизни людей, так и в природе.

Замерзание воды и увеличение объема приводит к расширению и возникновению сильного давления равного 2500 кгс/см2. Именно по этой причине вода в замерзшем состоянии обладает разрушительной силой в замкнутых пустотах, в трещинах гор. Это объясняет разрушение горной породы или самопроизвольные взрывы достаточно крупных наледей. Замерзание воды опасно для водопроводных труб – в результате чего происходит из существенное расширение и как следствие – разрыв. Все эти процессы происходят при абсолютно давлении в 1 атм. При температуре окружающей среды в 4  С лед имеет максимальную плотность и оказывается намного легче жидкости. Именно за счет этого он находится на поверхности воды и не тонет.

Свежие Видео