Qütb buz blokları və aysberqlər okeanda sürüşür və hətta içkilərdə belə buz heç vaxt dibinə çökmür. Belə nəticəyə gəlmək olar ki, buz suda batmır. Niyə? Bu barədə düşünsəniz, bu sual bir az qəribə görünə bilər, çünki buz bərkdir və - intuitiv olaraq - mayedən daha ağır olmalıdır. Bu ifadə əksər maddələr üçün doğru olsa da, su qayda üçün istisnadır. Su və buz hidrogen bağları ilə fərqlənir, bu da buzu bərk vəziyyətdə maye halında olduğundan daha yüngül edir.
Elmi sual: niyə buz suda batmır
Təsəvvür edək ki, 3-cü sinifdə "Ətrafdakı dünya" adlı dərsdəyik. Müəllim uşaqlardan soruşur: "Niyə buz suda batmır?" Fizikada dərin biliyə malik olmayan uşaqlar isə düşünməyə başlayırlar. "Bəlkə bu sehrdir?" uşaqlardan biri deyir.
Həqiqətən də buz son dərəcə qeyri-adidir. Bərk vəziyyətdə mayenin səthində üzə bilən başqa təbii maddələr praktiki olaraq yoxdur. Bu, suyu qeyri-adi maddə edən xüsusiyyətlərdən biridir və düzünü desək, planetlərin təkamül yolunu dəyişdirən də budur.
Bəzi planetlər var ki, tərkibində çoxlu miqdarda maye karbohidrogenlər var, məsələn, ammonyak - lakin donduqda bu material dibinə çökür. Buzun suda batmamasının səbəbi odur ki, su donduqda genişlənir və onunla birlikdə sıxlığı da azalır. Maraqlıdır ki, buzun genişlənməsi qayaları qıra bilər - suyun buzlaşması prosesi çox qeyri-adidir.
Elmi desək, dondurma prosesi sürətli aşınma dövrləri yaradır və səthdə buraxılan müəyyən kimyəvi maddələr mineralları həll edə bilər. Ümumiyyətlə, suyun dondurulması ilə bağlı proseslər və imkanlar var ki, digər mayelərin fiziki xassələri onları nəzərdə tutmur.
Buzun və suyun sıxlığı
Beləliklə, buzun niyə suya batmadığı, lakin səthdə üzdüyü sualının cavabı onun mayedən daha az sıxlığa malik olmasıdır - lakin bu, birinci səviyyəli cavabdır. Daha yaxşı başa düşmək üçün buzun niyə aşağı sıxlığa malik olduğunu, nə üçün ilk növbədə şeylərin üzdüyünü, sıxlığın necə üzməyə səbəb olduğunu bilməlisiniz.
Yunan dahisi Arximedi yada salın, o müəyyən cismi suya batırdıqdan sonra suyun həcminin batırılmış cismin həcminə bərabər sayda artdığını öyrəndi. Başqa sözlə desək, suyun səthinə dərin bir qab qoyub sonra içinə ağır bir əşya qoysanız, qaba töküləcək suyun həcmi obyektin həcminə tam bərabər olacaq. Obyektin tamamilə su altında olub olmamasının fərqi yoxdurqismən.
Suyun xüsusiyyətləri
Su əsasən yer üzündə həyatı qidalandıran heyrətamiz bir maddədir, çünki hər canlı orqanizmin buna ehtiyacı var. Suyun ən mühüm xüsusiyyətlərindən biri də 4°C-də ən yüksək sıxlığa malik olmasıdır. Beləliklə, isti su və ya buz soyuq sudan daha az sıxdır. Daha az sıx maddələr daha sıx maddələrin üstündə üzür.
Məsələn, salat hazırlayarkən yağın sirkənin səthində olduğunu müşahidə edəcəksiniz - bunu onun daha az sıxlığa malik olması ilə izah etmək olar. Eyni qanun buzun niyə suda deyil, benzin və kerosində batdığını izah etmək üçün də keçərlidir. Sadəcə olaraq, bu iki maddənin sıxlığı buzdan daha aşağıdır. Belə ki, hovuza şişmə topu atarsan, o, səthdə üzür, amma suya daş atsan, dibinə batacaq.
Su donduqda hansı dəyişikliklər baş verir
Buzun suda batmamasının səbəbi su donduqda dəyişən hidrogen bağları ilə bağlıdır. Bildiyiniz kimi, su bir oksigen atomundan və iki hidrogen atomundan ibarətdir. Onlar inanılmaz dərəcədə güclü kovalent bağlarla bağlanırlar. Bununla belə, hidrogen bağı adlanan müxtəlif molekullar arasında yaranan digər bağ növü daha zəifdir. Bu bağlar ona görə yaranır ki, müsbət yüklü hidrogen atomları qonşu su molekullarının mənfi yüklü oksigen atomlarına cəlb olunur.
Su isti olanda molekullar çox aktiv olur,çox hərəkət edir, digər su molekulları ilə tez əlaqə qurur və parçalayır. Bir-birlərinə yaxınlaşmaq və sürətlə hərəkət etmək üçün enerjiləri var. Bəs niyə buz suda batmır? Kimya cavabı gizlədir.
Buzun fiziki kimyası
Suyun temperaturu 4 °C-dən aşağı düşdükcə mayenin kinetik enerjisi azalır, buna görə də molekullar artıq hərəkət etmir. Hərəkət etmək üçün enerjiyə malik deyillər və yüksək temperaturda bağları qırmaq və yaratmaq asandır. Bunun əvəzinə, altıbucaqlı qəfəs strukturları yaratmaq üçün digər su molekulları ilə daha çox hidrogen bağı yaradırlar.
Mənfi yüklü oksigen molekullarını bir-birindən ayırmaq üçün bu strukturları əmələ gətirirlər. Molekulların fəaliyyəti nəticəsində əmələ gələn altıbucaqlıların ortasında çoxlu boşluq var.
Buz suda batır - səbəblər
Buz əslində maye sudan 9% az sıxdır. Buna görə buz sudan daha çox yer tutur. Praktiki olaraq bunun mənası var, çünki buz genişlənir. Buna görə bir şüşə suyu dondurmaq tövsiyə edilmir - donmuş su hətta betonda böyük çatlar yarada bilər. Bir litrlik şüşə buz və bir litr şüşə su varsa, buzlu su şüşəsi daha asan olacaq. Bu nöqtədə molekullar maddənin maye vəziyyətdə olduğu zamandan daha uzaqdır. Buna görə buz suda batmır.
Buz əriyəndəsabit kristal strukturu parçalanır və daha sıx olur. Su 4°C-yə qədər isindikdə enerji qazanır və molekullar daha sürətli və uzaqlaşır. İsti suyun soyuq sudan daha çox yer tutmasının və soyuq suyun üstündə üzməsinin səbəbi budur - daha az sıxlığa malikdir. Unutmayın ki, göldə olarkən, üzgüçülük zamanı suyun üst qatı həmişə gözəl və isti olur, ancaq ayaqlarınızı yerə qoyduğunuz zaman alt qatın soyuqluğunu hiss edirsiniz.
Planetin fəaliyyətində suyun dondurulması prosesinin əhəmiyyəti
Baxmayaraq ki, "Niyə buz suda batmır?" 3-cü sinif üçün bu prosesin niyə baş verdiyini və bunun planet üçün nə demək olduğunu başa düşmək çox vacibdir. Beləliklə, buzun üzmə qabiliyyəti Yerdəki həyat üçün mühüm təsirlərə malikdir. Göllər qışda soyuq yerlərdə donur - bu, balıqların və digər su heyvanlarının buz təbəqəsi altında sağ qalmasına imkan verir. Əgər dibi donmuşdusa, bütün gölün donmuş olma ehtimalı yüksəkdir.
Belə şəraitdə heç bir orqanizm sağ qalmazdı.
Əgər buzun sıxlığı suyun sıxlığından çox olsaydı, okeanlar buzun içinə batardı və o zaman dibində olacaq buzlaqlar heç kimin orada yaşamasına imkan verməzdi. Okeanın dibi buzla dolu olardı - və hamısı nəyə çevrilərdi? Digər şeylərlə yanaşı, qütb buzları vacibdir, çünki o, işığı əks etdirir və Yer planetini çox istidən qoruyur.
