Mengapa air memuai saat didinginkan. Mengapa air lebih ringan dari air itu sendiri? Sifat-sifat berbagai keadaan materi

Memperluas atau menyusut? Jawabannya adalah ini: dengan datangnya musim dingin, air memulai proses pemuaiannya. Mengapa ini terjadi? Properti ini membedakan air dari daftar semua cairan dan gas lainnya, yang, sebaliknya, dikompresi ketika didinginkan. Apa alasan perilaku cairan yang tidak biasa ini?

Fisika Kelas 3: Apakah air memuai atau menyusut ketika membeku?

Sebagian besar zat dan bahan memuai saat dipanaskan dan menyusut saat didinginkan. Gas menunjukkan efek ini lebih nyata, tetapi berbagai cairan dan logam padat menunjukkan sifat yang sama.

Salah satu contoh yang paling mencolok dari ekspansi dan kontraksi gas adalah udara dalam balon. Saat kita membawa balon keluar dalam cuaca minus, ukuran balon langsung mengecil. Jika kita membawa bola ke ruangan yang dipanaskan, maka itu segera meningkat. Tetapi jika kita membawa balon ke dalam bak mandi, itu akan meledak.

Molekul air membutuhkan lebih banyak ruang

Alasan terjadinya proses ekspansi dan kontraksi berbagai zat ini adalah molekul. Mereka yang menerima lebih banyak energi (ini terjadi di ruangan yang hangat) bergerak jauh lebih cepat daripada molekul di ruangan yang dingin. Partikel yang memiliki lebih banyak energi bertabrakan jauh lebih aktif dan lebih sering, mereka membutuhkan lebih banyak ruang untuk bergerak. Untuk menahan tekanan yang diberikan oleh molekul, materi mulai bertambah besar. Dan itu terjadi cukup cepat. Jadi, apakah air memuai atau menyusut ketika membeku? Mengapa ini terjadi?

Air tidak mematuhi aturan ini. Jika kita mulai mendinginkan air hingga empat derajat Celcius, maka volumenya berkurang. Tetapi jika suhu terus turun, maka air tiba-tiba mulai memuai! Ada properti seperti anomali dalam kepadatan air. Sifat ini terjadi pada suhu empat derajat Celcius.

Sekarang setelah kita mengetahui apakah air memuai atau menyusut ketika membeku, mari kita cari tahu bagaimana anomali ini terjadi. Alasannya terletak pada partikel penyusunnya. Molekul air terdiri dari dua atom hidrogen dan satu oksigen. Semua orang tahu formula air sejak sekolah dasar. Atom-atom dalam molekul ini menarik elektron dengan cara yang berbeda. Hidrogen memiliki pusat gravitasi positif, sedangkan oksigen, sebaliknya, memiliki pusat gravitasi negatif. Ketika molekul air bertabrakan satu sama lain, atom hidrogen dari satu molekul dipindahkan ke atom oksigen dari molekul yang sama sekali berbeda. Fenomena ini disebut ikatan hidrogen.

Air membutuhkan lebih banyak ruang saat mendingin

Pada saat proses pembentukan ikatan hidrogen dimulai, tempat-tempat mulai muncul di air di mana molekul-molekulnya berada dalam urutan yang sama seperti di kristal es. Kosong ini disebut cluster. Mereka tidak tahan lama, seperti pada kristal air yang padat. Ketika suhu naik, mereka hancur dan mengubah lokasi mereka.

Selama proses tersebut, jumlah cluster dalam cairan mulai meningkat dengan cepat. Mereka membutuhkan lebih banyak ruang untuk menyebar, itulah sebabnya air bertambah besar setelah mencapai kepadatan abnormal.

Ketika termometer turun di bawah nol, gugusan mulai berubah menjadi kristal es kecil. Mereka mulai naik. Sebagai hasil dari semua ini, air berubah menjadi es. Ini adalah kemampuan air yang sangat tidak biasa. Fenomena ini diperlukan untuk sejumlah besar proses di alam. Kita semua tahu, dan jika kita tidak tahu, maka kita ingat bahwa massa jenis es sedikit lebih kecil daripada massa jenis air dingin atau dingin. Hal ini memungkinkan es mengapung di permukaan air. Semua reservoir mulai membeku dari atas ke bawah, yang memungkinkan penghuni akuatik ada di dasar dan tidak membeku. Jadi, sekarang kita tahu secara detail tentang apakah air memuai atau menyusut ketika membeku.

Air panas membeku lebih cepat daripada air dingin. Jika kita mengambil dua gelas identik dan menuangkan air panas ke dalam satu gelas dan air dingin dalam jumlah yang sama ke gelas lainnya, kita akan melihat bahwa air panas membeku lebih cepat daripada air dingin. Itu tidak logis, kan? Air panas perlu didinginkan sebelum mulai membeku, tetapi air dingin tidak. Bagaimana menjelaskan fakta ini? Para ilmuwan sampai hari ini tidak dapat menjelaskan teka-teki ini. Fenomena ini disebut Efek Mpemba. Ditemukan pada tahun 1963 oleh seorang ilmuwan dari Tanzania dalam keadaan yang tidak biasa. Siswa tersebut ingin membuat es krim sendiri dan memperhatikan bahwa air panas membeku lebih cepat. Dia berbagi ini dengan guru fisikanya, yang pada awalnya tidak percaya padanya.

Fisikawan Jepang Masakazu Matsumoto mengajukan teori yang menjelaskan mengapa air menyusut ketika dipanaskan dari 0 hingga 4°C alih-alih mengembang. Menurut modelnya, air mengandung formasi mikro - "vitrites", yang merupakan polihedron berongga cembung, di puncaknya terdapat molekul air, dan ikatan hidrogen berfungsi sebagai tepi. Saat suhu naik, dua fenomena bersaing satu sama lain: perpanjangan ikatan hidrogen antara molekul air dan deformasi vitrite, yang menyebabkan penurunan rongga mereka. Dalam kisaran suhu dari 0 hingga 3,98°C, fenomena terakhir mendominasi efek pemanjangan ikatan hidrogen, yang pada akhirnya memberikan kompresi air yang teramati. Sejauh ini, tidak ada konfirmasi eksperimental dari model Matsumoto - bagaimanapun, serta teori lain yang menjelaskan kompresi air.

Berbeda dengan sebagian besar zat, ketika dipanaskan, air mampu mengurangi volumenya (Gbr. 1), yaitu, ia memiliki koefisien ekspansi termal negatif. Namun, kita tidak berbicara tentang seluruh rentang suhu di mana air berada dalam keadaan cair, tetapi hanya tentang area yang sempit - dari 0°C hingga sekitar 4°C. Pada suhu tinggi, air, seperti zat lain, memuai.

Omong-omong, air bukan satu-satunya zat yang cenderung menyusut dengan meningkatnya suhu (atau mengembang saat didinginkan). Bismut, galium, silikon, dan antimon juga dapat "membanggakan" perilaku serupa. Namun demikian, karena struktur internalnya yang lebih kompleks, serta prevalensi dan pentingnya dalam berbagai proses, airlah yang menarik perhatian para ilmuwan (lihat Studi tentang struktur air berlanjut, "Elemen", 10/9.2006).

Beberapa waktu lalu, teori yang diterima secara umum, menjawab pertanyaan mengapa air meningkatkan volumenya dengan penurunan suhu (Gbr. 1), adalah model campuran dua komponen - "normal" dan "seperti es". Teori ini pertama kali diusulkan pada abad ke-19 oleh Harold Whiting dan kemudian dikembangkan dan diperbaiki oleh banyak ilmuwan. Relatif baru-baru ini, dalam kerangka polimorfisme air yang ditemukan, teori Whiting dipikirkan kembali. Mulai sekarang, diyakini bahwa dalam air yang sangat dingin ada dua jenis nanodomain seperti es: area yang mirip dengan es amorf dengan kepadatan tinggi dan rendah. Pemanasan air yang sangat dingin menyebabkan pencairan struktur nano ini dan munculnya dua jenis air: dengan kepadatan yang lebih tinggi dan lebih rendah. Ini adalah kompetisi suhu yang cerdik antara dua "jenis" air yang dihasilkan yang menimbulkan ketergantungan nonmonotonik kepadatan pada suhu. Namun, teori ini belum dikonfirmasi secara eksperimental.

Anda harus berhati-hati dengan penjelasan ini. Bukan kebetulan bahwa hanya struktur yang menyerupai es amorf yang disebutkan di sini. Intinya adalah bahwa daerah nanoscopic es amorf dan analog makroskopiknya memiliki parameter fisik yang berbeda.

Fisikawan Jepang Masakazu Matsumoto memutuskan untuk mencari penjelasan untuk efek yang dibahas di sini "dari awal", membuang teori campuran dua komponen. Dengan menggunakan simulasi komputer, ia melihat sifat fisik air pada rentang suhu yang luas dari 200 hingga 360 K pada tekanan nol untuk menemukan pada skala molekul penyebab sebenarnya dari pemuaian air saat mendingin. Artikelnya di jurnal Physical Review Letters berjudul: Mengapa Air Memuai Saat Mendingin? Mengapa air memuai saat didinginkan?

Awalnya, penulis artikel mengajukan pertanyaan: apa yang mempengaruhi koefisien ekspansi termal air? Matsumoto percaya bahwa untuk ini cukup untuk mengetahui pengaruh hanya tiga faktor: 1) perubahan panjang ikatan hidrogen antara molekul air, 2) indeks topologi - jumlah ikatan per satu molekul air, dan 3) penyimpangan sudut antara ikatan dari nilai keseimbangan (distorsi sudut).

Beras. 2. Molekul air paling mudah untuk bersatu dalam kelompok dengan sudut antara ikatan hidrogen sama dengan 109,47 derajat. Sudut seperti itu disebut tetrahedral, karena itu adalah sudut yang menghubungkan pusat tetrahedron beraturan dan dua simpulnya. Gambar dari lsbu.ac.uk

Sebelum kita berbicara tentang hasil yang diperoleh fisikawan Jepang, kita akan membuat pernyataan dan klarifikasi penting tentang tiga faktor di atas. Pertama-tama, rumus kimia biasa air H 2 O hanya sesuai dengan keadaan uapnya. Dalam bentuk cair, molekul air digabungkan menjadi kelompok (H 2 O) x melalui ikatan hidrogen, di mana x adalah jumlah molekul. Kombinasi yang paling menguntungkan dari lima molekul air (x = 5) dengan empat ikatan hidrogen, di mana ikatan tersebut membentuk kesetimbangan, yang disebut sudut tetrahedral, sama dengan 109,47 derajat (lihat Gambar 2).

Setelah menganalisis ketergantungan panjang ikatan hidrogen antara molekul air pada suhu, Matsumoto sampai pada kesimpulan yang diharapkan: peningkatan suhu menimbulkan perpanjangan linier ikatan hidrogen. Dan ini, pada gilirannya, mengarah pada peningkatan volume air, yaitu ekspansi. Fakta ini bertentangan dengan hasil yang diamati, jadi dia lebih lanjut mempertimbangkan pengaruh faktor kedua. Bagaimana koefisien ekspansi termal bergantung pada indeks topologi?

Simulasi komputer memberikan hasil sebagai berikut. Pada suhu rendah, volume air terbesar dalam persentase ditempati oleh kelompok air, yang memiliki 4 ikatan hidrogen per molekul (indeks topologi adalah 4). Peningkatan suhu menyebabkan penurunan jumlah asosiasi dengan indeks 4, tetapi pada saat yang sama, jumlah cluster dengan indeks 3 dan 5 mulai meningkat.Setelah melakukan perhitungan numerik, Matsumoto menemukan bahwa volume lokal cluster dengan topologi indeks 4 praktis tidak berubah dengan meningkatnya suhu, dan perubahan total volume asosiasi dengan indeks 3 dan 5 pada suhu berapa pun saling mengimbangi satu sama lain. Oleh karena itu, perubahan suhu tidak mengubah volume total air, yang berarti bahwa indeks topologi tidak berpengaruh pada kompresi air saat dipanaskan.

Masih untuk menjelaskan pengaruh distorsi sudut ikatan hidrogen. Dan di sini yang paling menarik dan penting dimulai. Seperti disebutkan di atas, molekul air cenderung bersatu sehingga sudut antara ikatan hidrogen adalah tetrahedral. Namun, getaran termal molekul air dan interaksi dengan molekul lain yang tidak termasuk dalam gugus mencegah mereka melakukan hal ini, menyimpang dari sudut ikatan hidrogen dari nilai kesetimbangan 109,47 derajat. Untuk mengukur proses deformasi sudut ini, Matsumoto dan rekan, berdasarkan pekerjaan mereka sebelumnya Blok bangunan topologi jaringan ikatan hidrogen dalam air, yang diterbitkan pada tahun 2007 dalam Journal of Chemical Physics, menghipotesiskan keberadaan mikrostruktur tiga dimensi dalam air yang menyerupai cekungan cembung. polihedra. Kemudian, dalam publikasi berikutnya, mereka menyebut struktur mikro tersebut vitrites (Gbr. 3). Di dalamnya, simpul adalah molekul air, peran tepi dimainkan oleh ikatan hidrogen, dan sudut antara ikatan hidrogen adalah sudut antara tepi dalam vitrite.

Menurut teori Matsumoto, ada berbagai macam bentuk vitrite, yang, seperti elemen mosaik, membentuk sebagian besar struktur air dan pada saat yang sama mengisi seluruh volumenya secara merata.

Beras. 3. Enam vitrite khas yang membentuk struktur internal air. Bola sesuai dengan molekul air, segmen antara bola mewakili ikatan hidrogen. Witrit memenuhi teorema Euler yang terkenal untuk polihedra: jumlah total simpul dan wajah dikurangi jumlah tepi adalah 2. Ini berarti bahwa vitrit adalah polihedra cembung. Jenis vitrite lainnya dapat dilihat di vitrite.chem.nagoya-u.ac.jp. Beras. dari sebuah artikel oleh Masakazu Matsumoto, Akinori Baba, dan Iwao Ohminea Network Motif of Water yang diterbitkan di AIP Conf. Prok.

Molekul air cenderung menciptakan sudut tetrahedral dalam vitrite, karena vitrite harus memiliki energi serendah mungkin. Namun, karena gerakan termal dan interaksi lokal dengan vitrite lainnya, beberapa struktur mikro tidak memiliki geometri dengan sudut tetrahedral (atau sudut yang mendekati nilai ini). Mereka menerima konfigurasi struktural non-ekuilibrium (yang bukan yang paling menguntungkan bagi mereka dari sudut pandang energi), yang memungkinkan seluruh "keluarga" vitrite secara keseluruhan untuk mendapatkan nilai energi serendah mungkin. Vitrit seperti itu, yaitu, vitrite yang, seolah-olah, mengorbankan diri untuk "kepentingan energi bersama", disebut frustrasi. Jika vitrite yang tidak frustrasi memiliki volume rongga maksimum pada suhu tertentu, maka vitrite yang frustrasi, sebaliknya, memiliki volume seminimal mungkin.

Simulasi komputer oleh Matsumoto menunjukkan bahwa volume rata-rata rongga vitrite menurun secara linier dengan meningkatnya suhu. Pada saat yang sama, vitrite yang frustrasi secara signifikan mengurangi volumenya, sementara volume rongga vitrite yang tidak frustrasi hampir tidak berubah.

Dengan demikian, kompresi air dengan meningkatnya suhu disebabkan oleh dua efek yang bersaing - perpanjangan ikatan hidrogen, yang mengarah pada peningkatan volume air, dan penurunan volume rongga vitrite yang frustrasi. Dalam kisaran suhu dari 0 hingga 4°C, fenomena terakhir, seperti yang ditunjukkan oleh perhitungan, berlaku, yang pada akhirnya mengarah pada kompresi air yang diamati dengan peningkatan suhu.

Masih menunggu konfirmasi eksperimental tentang keberadaan vitrite dan perilakunya. Tapi ini, sayangnya, adalah tugas yang sangat sulit.

Kita dikelilingi oleh air, dengan sendirinya, sebagai bagian dari zat dan tubuh lain. Itu bisa padat, cair atau gas, tetapi air selalu ada di sekitar kita. Mengapa aspal retak di jalan, mengapa botol kaca berisi air meledak dalam cuaca dingin, mengapa jendela berkabut di musim dingin, mengapa pesawat terbang meninggalkan jejak putih di langit - kita akan mencari jawaban untuk semua ini dan lainnya "mengapa ” dalam pelajaran ini. Kita akan belajar bagaimana sifat-sifat air berubah ketika dipanaskan, didinginkan dan dibekukan, bagaimana gua bawah tanah dan sosok aneh terbentuk di dalamnya, bagaimana termometer bekerja.

Tema: Alam mati

Pelajaran: Sifat-sifat air cair

Dalam bentuknya yang murni, air tidak memiliki rasa, bau, dan warna, tetapi hampir tidak pernah terjadi seperti ini, karena air secara aktif melarutkan sebagian besar zat dalam dirinya sendiri dan bergabung dengan partikelnya. Juga, air dapat menembus ke berbagai badan (ilmuwan telah menemukan air bahkan di batu).

Jika Anda mengisi gelas dengan air dari keran, gelas itu akan tampak bersih. Namun pada kenyataannya, itu adalah larutan dari banyak zat, di antaranya ada gas (oksigen, argon, nitrogen, karbon dioksida), berbagai kotoran yang terkandung di udara, garam terlarut dari tanah, besi dari pipa air, debu terkecil yang tidak larut. partikel, dll.

Jika Anda mengoleskan tetesan air keran dengan pipet ke gelas bersih dan membiarkannya menguap, noda yang hampir tidak terlihat akan tetap ada.

Air sungai dan sungai, kebanyakan danau mengandung berbagai kotoran, seperti garam terlarut. Tapi jumlahnya sedikit, karena airnya tawar.

Air mengalir di bumi dan di bawah tanah, mengisi sungai, danau, sungai, laut dan samudera, menciptakan istana bawah tanah.

Membuat jalan melalui zat yang mudah larut, air menembus jauh di bawah tanah, membawanya bersamanya, dan melalui retakan dan retakan di bebatuan, membentuk gua bawah tanah, menetes dari lengkungannya, menciptakan patung-patung aneh. Miliaran tetesan air menguap selama ratusan tahun, dan zat terlarut dalam air (garam, batu kapur) mengendap di lengkungan gua, membentuk es batu, yang disebut stalaktit.

Formasi serupa di dasar gua disebut stalagmit.

Dan ketika stalaktit dan stalagmit tumbuh bersama, membentuk kolom batu, ini disebut stalagnasi.

Mengamati pergeseran es di sungai, kita melihat air dalam wujud padat (es dan salju), cair (mengalir di bawahnya) dan gas (partikel terkecil dari air naik ke udara, yang juga disebut uap air).

Air dapat secara bersamaan berada di ketiga keadaan: selalu ada uap air dan awan di udara, yang terdiri dari tetesan air dan kristal es.

Uap air tidak terlihat, tetapi dapat dengan mudah dideteksi jika Anda meninggalkan segelas air yang didinginkan di lemari es selama satu jam di ruangan yang hangat, di dinding di mana tetesan air akan segera muncul. Ketika bersentuhan dengan dinding kaca yang dingin, uap air yang terkandung di udara diubah menjadi tetesan air dan mengendap di permukaan kaca.

Beras. 11. Kondensasi pada dinding kaca dingin ()

Untuk alasan yang sama, di musim dingin, bagian dalam kaca jendela berkabut. Udara dingin tidak dapat mengandung uap air sebanyak udara hangat, sehingga sebagian mengembun - berubah menjadi tetesan air.

Jejak putih di belakang pesawat terbang di langit juga merupakan hasil kondensasi air.

Jika Anda membawa cermin ke bibir Anda dan menghembuskan napas, tetesan kecil air akan tetap berada di permukaannya, ini membuktikan bahwa ketika Anda bernapas, seseorang menghirup uap air dengan udara.

Saat dipanaskan, air "memuai". Sebuah eksperimen sederhana dapat membuktikan hal ini: sebuah tabung gelas diturunkan ke dalam labu berisi air dan ketinggian air di dalamnya diukur; kemudian labu diturunkan ke dalam bejana dengan air hangat dan, setelah memanaskan air, tingkat dalam tabung diukur lagi, yang meningkat secara nyata, karena volume air meningkat ketika dipanaskan.

Beras. 14. Labu dengan tabung, angka 1 dan garis menunjukkan ketinggian air awal

Beras. 15. Labu dengan tabung, angka 2 dan garis menunjukkan ketinggian air saat dipanaskan

Saat air mendingin, ia "mengkompres". Ini dapat dibuktikan dengan percobaan serupa: dalam hal ini, labu dengan tabung diturunkan ke dalam bejana berisi es, setelah pendinginan, ketinggian air dalam tabung turun dari tanda awal, karena volume air berkurang.

Beras. 16. Labu dengan tabung, angka 3 dan garis menunjukkan ketinggian air selama pendinginan

Hal ini terjadi karena partikel air, molekul, bergerak lebih cepat ketika dipanaskan, saling bertabrakan, saling tolak dari dinding bejana, jarak antar molekul meningkat, dan oleh karena itu cairan menempati volume yang lebih besar. Ketika air didinginkan, pergerakan partikelnya melambat, jarak antar molekul berkurang, dan volume yang lebih kecil diperlukan untuk cairan.

Beras. 17. Molekul air pada suhu normal

Beras. 18. Molekul air saat dipanaskan

Beras. 19. Molekul air selama pendinginan

Sifat seperti itu tidak hanya dimiliki oleh air, tetapi juga oleh cairan lain (alkohol, merkuri, bensin, minyak tanah).

Pengetahuan tentang sifat cairan ini mengarah pada penemuan termometer (termometer), yang menggunakan alkohol atau merkuri.

Saat membeku, air memuai. Hal ini dapat dibuktikan jika sebuah wadah berisi air sampai penuh ditutup dengan longgar dan dimasukkan ke dalam freezer, setelah beberapa saat kita akan melihat bahwa es yang terbentuk akan mengangkat tutupnya, melampaui wadah.

Properti ini diperhitungkan saat memasang pipa air, yang harus diisolasi agar saat membeku, es yang terbentuk dari air tidak merusak pipa.

Di alam, air yang membeku dapat menghancurkan gunung: jika air menumpuk di celah-celah batu di musim gugur, membeku di musim dingin, dan di bawah tekanan es, yang menempati volume lebih besar daripada air tempat ia terbentuk, batu-batu itu retak dan jatuh.

Air yang membeku di celah-celah jalan menyebabkan rusaknya perkerasan aspal.

Bubungan panjang yang menyerupai lipatan pada batang pohon adalah luka dari pecahnya kayu di bawah tekanan pembekuan getah pohon di dalamnya. Oleh karena itu, di musim dingin, Anda dapat mendengar derak pohon di taman atau di hutan.

Vakhrushev A.A., Danilov D.D. Dunia sekitar 3. M.: Ballas.
Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Dunia sekitar 3. M.: Rumah penerbitan "Fedorov".
Pleshakov A.A. Dunia sekitarnya 3. M.: Pencerahan.

Festival Ide Pedagogis ().
Sains dan pendidikan ().
Kelas umum ().

Buatlah tes singkat (4 pertanyaan dengan tiga kemungkinan jawaban) dengan topik "Air di sekitar kita".
Lakukan percobaan kecil: letakkan segelas air yang sangat dingin di atas meja di ruangan yang hangat. Jelaskan apa yang akan terjadi, jelaskan mengapa.
*Gambarlah pergerakan molekul air dalam keadaan panas, normal, dan dingin. Jika perlu, tulis keterangan pada gambar Anda.

Salah satu zat paling umum di Bumi: air. Kita membutuhkannya, seperti udara, tetapi terkadang kita tidak menyadarinya sama sekali. Dia hanya. Tapi ternyata

Salah satu zat paling umum di Bumi: air. Kita membutuhkannya, seperti udara, tetapi terkadang kita tidak menyadarinya sama sekali. Dia hanya. Tapi ternyata air biasa bisa berubah volume dan beratnya entah kurang lebih. Saat air menguap, memanas dan mendingin, hal-hal yang benar-benar menakjubkan terjadi, yang akan kita pelajari hari ini.
Muriel Mandell dalam bukunya yang menghibur "Eksperimen Fisik untuk Anak-anak" memaparkan pemikiran paling menarik tentang sifat-sifat air, yang menjadi dasar tidak hanya fisikawan muda yang dapat mempelajari banyak hal baru, tetapi juga orang dewasa akan menyegarkan pengetahuan mereka bahwa mereka sudah lama tidak melamar, jadi ternyata agak terlupakan.Hari ini kita akan berbicara tentang volume dan berat air. Ternyata volume air yang sama tidak selalu sama beratnya. Dan jika Anda menuangkan air ke dalam gelas dan tidak tumpah ke tepi, ini tidak berarti bahwa itu akan muat di dalamnya dalam keadaan apa pun.

1. Air memuai jika dipanaskan

Tempatkan toples berisi air ke dalam panci berisi lima sentimeter air mendidih. air dan biarkan mendidih dengan api kecil. Air dari toples akan mulai meluap. Ini karena ketika dipanaskan, air, seperti cairan lainnya, mulai mengambil lebih banyak ruang. Molekul saling tolak dengan intensitas yang lebih besar dan ini menyebabkan peningkatan volume air.

2. Air menyusut saat mendingin

Biarkan air dalam toples mendingin hingga mencapai suhu kamar, atau tambahkan air baru dan dinginkan. Setelah beberapa saat, Anda akan menemukan bahwa toples yang sebelumnya penuh tidak lagi penuh. Ketika didinginkan hingga suhu 3,89 derajat Celcius, volume air berkurang seiring dengan penurunan suhu. Alasan untuk ini adalah penurunan kecepatan pergerakan molekul dan konvergensinya satu sama lain di bawah pengaruh pendinginan.Tampaknya semuanya sangat sederhana: semakin dingin airnya, semakin sedikit volumenya, tetapi ...

3. ... volume air bertambah lagi ketika membeku

Isi toples dengan air sampai penuh dan tutup dengan selembar karton. Masukkan ke dalam freezer dan tunggu hingga membeku. Anda akan menemukan bahwa "tutup" karton telah didorong keluar. Dalam kisaran suhu antara 3,89 dan 0 derajat Celcius, yaitu, dalam perjalanan ke titik bekunya, air mulai memuai lagi. Ini adalah salah satu dari sedikit zat yang diketahui dengan sifat ini.Jika Anda menggunakan tutup yang rapat, es hanya akan menghancurkan toples. Pernahkah Anda mendengar bahwa bahkan pipa air pun bisa pecah karena es?

4. Es lebih ringan dari air

Tempatkan beberapa es batu dalam segelas air. Es akan mengapung di permukaan. Air mengembang ketika membeku. Dan, sebagai hasilnya, es lebih ringan dari air: volumenya sekitar 91% dari volume air yang sesuai.
Sifat air ini ada di alam karena suatu alasan. Ini memiliki tujuan yang sangat spesifik. Mereka mengatakan sungai membeku di musim dingin. Namun nyatanya, hal ini tidak sepenuhnya benar. Biasanya hanya lapisan atas kecil yang membeku. Lapisan es ini tidak tenggelam karena lebih ringan dari air cair. Ini memperlambat pembekuan air di kedalaman sungai dan berfungsi sebagai semacam selimut, melindungi ikan dan hewan sungai dan danau lainnya dari salju musim dingin yang parah. Mempelajari fisika, Anda mulai memahami bahwa banyak hal di alam diatur dengan bijaksana.

5. Air keran mengandung mineral

Tuangkan 5 sendok makan air keran biasa ke dalam mangkuk kaca kecil. Saat air menguap, batas putih akan tetap ada di mangkuk. Lingkar ini terbentuk oleh mineral-mineral yang terlarut dalam air saat melewati lapisan-lapisan tanah.Lihat ke dalam ketel Anda dan Anda akan melihat deposit mineral di sana. Plak yang sama terbentuk pada lubang untuk mengalirkan air di bak mandi.Cobalah menguapkan air hujan untuk melihat apakah mengandung mineral.