Kutup buzları ve buzdağları okyanusta sürüklenir ve içeceklerde bile buz asla dibe inmez. Buzun suda batmadığı sonucuna varılabilir. Niye ya? Bunu düşünürseniz, bu soru biraz garip görünebilir, çünkü buz katıdır ve - sezgisel olarak - sıvıdan daha ağır olmalıdır. Bu ifade çoğu madde için doğru olsa da, su kuralın istisnasıdır. Su ve buz, buzu katı haldeyken sıvı haldeyken olduğundan daha hafif yapan hidrojen bağlarıyla ayırt edilir.
Bilimsel soru: buz neden suda batmaz
3. sınıfta "Dünya Çevresi" adlı bir derste olduğumuzu düşünelim. Öğretmen çocuklara “Buz neden suda batmaz?” diye sorar. Ve fizikte derin bilgiye sahip olmayan çocuklar akıl yürütmeye başlar. "Belki de sihirdir?" diyor çocuklardan biri.
Gerçekten de buz son derece sıra dışı. Katı haldeyken bir sıvının yüzeyinde yüzebilecek başka hiçbir doğal madde pratik olarak yoktur. Bu, suyu alışılmadık bir madde yapan özelliklerden biridir ve açıkçası, gezegensel evrimin yolunu değiştiren de budur.
Amonyak gibi çok miktarda sıvı hidrokarbon içeren bazı gezegenler vardır - ancak donduğunda bu malzeme dibe çöker. Buzun suda batmamasının nedeni, su donduğunda genleşmesi ve bununla birlikte yoğunluğunun azalmasıdır. İlginç bir şekilde, buzun genişlemesi kayaları kırabilir - suyun buzullaşma süreci çok sıra dışıdır.
Bilimsel olarak konuşursak, dondurma işlemi hızlı ayrışma döngüleri oluşturur ve yüzeyde salınan bazı kimyasallar mineralleri çözebilir. Genel olarak, diğer sıvıların fiziksel özelliklerinin ima etmediği suyun donmasıyla ilgili işlemler ve olasılıklar vardır.
Buz ve suyun yoğunluğu
Buzun neden suda batmadığı, ancak yüzeyde yüzdüğü sorusunun cevabı sıvıdan daha düşük bir yoğunluğa sahip olmasıdır - ama bu birinci seviye bir cevap. Daha iyi anlamak için, buzun yoğunluğunun neden düşük olduğunu, her şeyden önce nesnelerin neden yüzdüğünü, yoğunluğun nasıl yüzmeye yol açtığını bilmeniz gerekir.
Belirli bir cismi suya batırdıktan sonra suyun hacminin daldırılan cismin hacmi kadar arttığını bulan Yunan dehası Arşimet'i hatırlayın. Başka bir deyişle, suyun yüzeyine derin bir tabak koyarsanız ve içine ağır bir cisim koyarsanız, tabağa dökülecek suyun hacmi cismin hacmine tam olarak eşit olacaktır. Nesnenin tamamen suya batmış olması veyakısmen.
Suyun özellikleri
Su, dünyadaki yaşamı besleyen harika bir maddedir çünkü her canlı organizmanın buna ihtiyacı vardır. Suyun en önemli özelliklerinden biri 4°C'de en yüksek yoğunluğa sahip olmasıdır. Bu nedenle, sıcak su veya buz, soğuk sudan daha az yoğundur. Daha az yoğun maddeler, daha yoğun maddelerin üzerinde yüzer.
Örneğin, bir salata hazırlarken yağın sirkenin yüzeyinde olduğunu fark edeceksiniz - bu, yoğunluğunun daha düşük olmasıyla açıklanabilir. Aynı yasa, buzun suda neden batmadığını, benzin ve gazyağı içinde battığını açıklamak için de geçerlidir. Sadece bu iki maddenin yoğunluğu buzdan daha düşük. Yani havuza şişme bir top atarsanız yüzeyde yüzer ama suya bir taş atarsanız dibe batar.
Su donduğunda suda ne gibi değişiklikler olur
Buzun suda batmamasının nedeni, su donduğunda değişen hidrojen bağlarıdır. Bildiğiniz gibi su, bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomundan oluşur. İnanılmaz derecede güçlü kovalent bağlarla bağlanırlar. Bununla birlikte, hidrojen bağı olarak adlandırılan farklı moleküller arasında oluşan diğer bağ türü daha zayıftır. Bu bağlar, pozitif yüklü hidrojen atomlarının komşu su moleküllerinin negatif yüklü oksijen atomlarına çekilmesi nedeniyle oluşur.
Su ılıkken moleküller çok aktiftir,çok hareket eder, hızla diğer su molekülleri ile bağlar oluşturur ve bozar. Birbirlerine yaklaşma ve hızlı hareket etme enerjileri vardır. Peki buz neden suda batmaz? Kimya cevabı gizler.
Buzun fiziksel kimyası
Su sıcaklığı 4 °C'nin altına düştüğünde sıvının kinetik enerjisi azalır, bu nedenle moleküller artık hareket etmez. Hareket edecek enerjileri yoktur ve kırılmaları ve bağ oluşturmaları yüksek sıcaklıkta olduğu kadar kolaydır. Bunun yerine, altıgen kafes yapıları oluşturmak için diğer su molekülleriyle daha fazla hidrojen bağı oluştururlar.
Negatif yüklü oksijen moleküllerini ayrı tutmak için bu yapıları oluştururlar. Moleküllerin aktivitesi sonucu oluşan altıgenlerin ortasında çok fazla boşluk vardır.
Buz suda batar - nedenleri
Buz aslında sıvı sudan %9 daha az yoğundur. Bu nedenle buz sudan daha fazla yer kaplar. Pratikte bu mantıklı çünkü buz genişliyor. Bu nedenle bir cam şişe suyu dondurmanız önerilmez - donmuş su betonda bile büyük çatlaklar oluşturabilir. Bir litre buz şişeniz ve bir litre şişe suyunuz varsa, bir buzlu su şişesi daha kolay olacaktır. Bu noktada moleküller, madde sıvı haldeyken olduğundan daha uzaktadır. Bu yüzden buz suda batmaz.
Buz eridiğindekararlı kristal yapı bozulur ve daha yoğun hale gelir. Su 4°C'ye kadar ısındığında enerji kazanır ve moleküller daha hızlı ve daha uzağa hareket eder. Sıcak suyun soğuk sudan daha fazla yer kaplamasının ve soğuk suyun üzerinde yüzmesinin nedeni budur - yoğunluğu daha azdır. Unutma, göldeyken, yüzerken suyun üst tabakası her zaman güzel ve ılıktır ama ayaklarını yere koyduğunda alt tabakanın soğukluğunu hissedersin.
Gezegen işleyişinde suyun dondurulmasının önemi
Buz suda neden batmaz sorusuna rağmen. 3. sınıf için bu sürecin neden olduğunu ve gezegen için ne anlama geldiğini anlamak çok önemlidir. Bu nedenle, buzun kaldırma kuvvetinin Dünya'daki yaşam için önemli etkileri vardır. Göller kışın soğuk yerlerde donar - bu, balıkların ve diğer suda yaşayan hayvanların buz tabakasının altında hayatta kalmasını sağlar. Dip donmuşsa, tüm gölün donmuş olma olasılığı yüksektir.
Böyle koşullarda, tek bir organizma bile hayatta kalamazdı.
Buzun yoğunluğu suyun yoğunluğundan fazla olsaydı, o zaman okyanuslar buza batardı ve o zaman dipte olacak olan buzullar orada kimsenin yaşamasına izin vermezdi. Okyanusun dibi buzla dolu olurdu - ve hepsi neye dönüşecekti? Diğer şeylerin yanı sıra, kutup buzu ışığı yansıttığı ve Dünya gezegeninin aşırı ısınmasını engellediği için önemlidir.
