SỰ GIÃN NỞ NƯỚC KHÔNG ĐỀU LÀ GÌ? - KHOA HỌC - 2026

Sự giãn nở không đều của nước là một tính chất vật lý khiến nước trải qua quá trình giãn nở khi đóng băng. Nó được coi là một đặc tính bất thường, bởi vì hầu hết các phần tử nở ra khi nóng và co lại khi lạnh. Tuy nhiên, trong nước, quá trình giãn nở xảy ra ở một trong hai sự thay đổi nhiệt độ.

Nước thường được coi là chất lỏng phổ biến nhất vì nó có nhiều trên Trái đất. Nhưng trên thực tế thì ngược lại: các đặc tính dị thường của nó khiến nó trở thành chất lỏng khác thường nhất.

Nguồn ảnh: Wikimedia.org.

Tuy nhiên, chính những đặc tính bất thường của nó đã cho phép sự sống trên Trái đất phát triển.

Sự giãn nở nhiệt và mật độ của các vật thể

Sự giãn nở hay giãn nở nhiệt là một hiện tượng xảy ra khi kích thước của một vật tăng lên do sự thay đổi nhiệt độ của nó.

Khi nhiệt độ của một cơ thể tăng lên, điều này làm cho các phân tử của nó chuyển động nhanh hơn. Chuyển động này tạo ra một không gian lớn hơn giữa các phân tử này và không gian mới này làm cho kích thước của vật thể tăng lên.

Điều quan trọng cần lưu ý là không phải tất cả các cơ thể đều nở ra như nhau. Ví dụ, kim loại như nhôm và thép là những nguyên tố khi nung nóng sẽ đạt được độ giãn nở lớn hơn thủy tinh.

Khi một cơ thể trải qua quá trình giãn nở nhiệt, không chỉ kích thước của nó thay đổi mà còn cả mật độ của nó.

Mật độ là lượng vật chất có trong một đơn vị thể tích. Nói cách khác, đây là tổng số phân tử mà một nguyên tố có trong một không gian nhất định.

Ví dụ, thép có mật độ cao hơn lông vũ. Đó là lý do tại sao một kg thép chiếm ít không gian hơn một kg lông vũ.

Khi một vật thể giãn ra, nó vẫn giữ nguyên khối lượng nhưng tăng không gian mà nó chiếm giữ. Do đó, khi nhiệt độ tăng, kích thước cũng tăng nhưng mật độ giảm.

Sự giãn nở bất thường của nước

Sự giãn nở nhiệt trong nước có những đặc điểm đặc biệt cần thiết cho sự sống.

Mặt khác, khi nước được làm nóng, nó sẽ trải qua quá trình giãn nở giống như hầu hết các vật thể. Các phân tử của nó tách ra và giãn nở, biến đổi thành hơi nước.

Tuy nhiên, khi nó nguội đi, một quá trình độc đáo xảy ra: khi nhiệt độ của nó giảm xuống, chất lỏng này bắt đầu nén lại.

Nhưng khi đạt đến 4 ° C, nó nở ra. Cuối cùng, khi đạt đến 0 ° C, nhiệt độ cần thiết để đóng băng, thể tích của nó tăng lên đến 9%.

Điều này là do các phân tử của nước đóng băng kết tụ lại với nhau trong các cấu trúc khác với các vật liệu khác, để lại khoảng trống lớn giữa chúng. Do đó chúng chiếm thể tích lớn hơn nước ở trạng thái lỏng.

Một ví dụ hàng ngày mà hiện tượng này có thể được quan sát là việc chuẩn bị đá trong xô đá. Khi các xô đá chứa đầy nước ở trạng thái lỏng, không thể đổ đầy chúng lên trên vành vì rõ ràng nó sẽ tràn.

Tuy nhiên, khi gỡ băng ra có thể quan sát cách nó nhô ra khỏi xô đá. Như vậy chứng tỏ thể tích của nó đã tăng lên trong quá trình cấp đông.

Rõ ràng, khi các phân tử nước biến thành băng nở ra, mật độ của chúng cũng giảm. Do đó, nước đóng băng ít đặc hơn nước lỏng, khiến băng có đặc tính nổi.

Điều này có thể được nhìn thấy trong những ví dụ rất đơn giản như khi đá đã được thêm vào đồ uống nổi trong ly.

Nhưng nó cũng có thể được quan sát thấy trong các hiện tượng tự nhiên lớn như tảng băng hình thành trên mặt nước vào mùa đông và thậm chí khi tồn tại các tảng băng trôi.

Tầm quan trọng của việc giãn nở nước không đều

Sự giãn nở bất thường của nước không chỉ là sự tò mò về mặt khoa học. Nó cũng là một hiện tượng đã đóng một vai trò cơ bản trong sự phát triển của sự sống trên Trái đất, cả bên trong và bên ngoài nước.

Trong thủy sinh

Ở những vùng nước như hồ, có thể quan sát thấy rằng khi mùa đông đến, lớp trên của nước bị đóng băng. Tuy nhiên, nước bên dưới vẫn ở trạng thái lỏng.

Nếu băng đặc hơn nước, lớp đông lạnh này sẽ chìm xuống. Điều này sẽ khiến một lớp chất lỏng mới tiếp xúc với cái lạnh của khí quyển và đóng băng chìm xuống. Bằng cách này, tất cả nước trong hồ sẽ đóng băng, gây nguy hiểm cho cuộc sống dưới nước.

Tuy nhiên, nhờ các đặc tính bất thường của nước, một hiện tượng khác xảy ra. Khi lớp bề mặt đóng băng, nước bên dưới nó được giữ ở nhiệt độ 4 ° C.

Điều này xảy ra nhờ vào thực tế là nước đạt tỷ trọng cao nhất ở 4 ° C, tức là nước dưới đáy sẽ luôn ở mức tối đa ở nhiệt độ này.

Nếu cuối cùng nó tăng lên, mật độ sẽ đẩy nó lên bề mặt nơi tảng băng sẽ đóng băng lại.

Nhờ hiện tượng này, nhiệt độ của các khối nước vẫn ổn định và được bảo vệ khỏi cái lạnh của khí quyển. Điều này đảm bảo sự tồn tại của các loài động thực vật sống dưới nước.

4 độ đó là điều tạo nên sự khác biệt cho tất cả các sinh vật sống ở vùng biển các cực, chẳng hạn như orcas và hải cẩu crabeater.

Trong cuộc sống ở ngoài nước

Cuộc sống của con người và nói chung là tất cả các dạng sống tồn tại trên Trái đất, cũng được hưởng lợi từ những phẩm chất bất thường của nước.

Một mặt, cần phải xem xét rằng phần lớn oxy đến từ các loài khác nhau tạo nên thực vật phù du. Dạng sống này sẽ không tồn tại nếu các đại dương có thể bị đóng băng và điều này sẽ cản trở sự phát triển của cuộc sống con người và động vật.

Mặt khác, sự giãn nở không đều của nước cũng ảnh hưởng đến các dòng hải lưu. Do đó, nó cũng có ảnh hưởng đến điều kiện khí hậu của hành tinh.

Người giới thiệu

1. Chaplin, M. (SF). Giải thích về Mật độ Dị thường của Nước. Được khôi phục từ: lsbu.ac.uk
2. Helmenstine, A. (2017). Tại sao băng lại nổi? Phục hồi từ: thinkco.com
3. Trẻ em & Khoa học. (SF). Sự bất thường của nước. Phục hồi từ: vias.org
4. Meier, M. (2016). Nước đá. Phục hồi từ: britannica.com
5. Nghiên cứu.com. (SF). Sự giãn nở nhiệt: Định nghĩa, Phương trình và Ví dụ. Khôi phục từ: study.com.