Polêre ysblokke en ysberge dryf in die see, en selfs in drankies sink die ys nooit na die bodem nie. Daar kan tot die gevolgtrekking gekom word dat ys nie in water sink nie. Hoekom? As jy daaroor dink, kan hierdie vraag 'n bietjie vreemd lyk, want ys is solied en - intuïtief - moet swaarder as vloeistof wees. Alhoewel hierdie stelling waar is vir die meeste stowwe, is water die uitsondering op die reël. Water en ys word deur waterstofbindings onderskei, wat die ys ligter in die vaste toestand maak as wanneer dit in die vloeibare toestand is.
Wetenskaplike vraag: hoekom sink ys nie in water nie
Kom ons verbeel ons dat ons in 'n les genaamd "The World Around" in graad 3 is. “Hoekom sink ys nie in water nie?” vra die onderwyser vir die kinders. En die kinders, wat nie diep kennis in fisika het nie, begin redeneer. "Miskien is dit magic?" sê een van die kinders.
Inderdaad, die ys is uiters ongewoon. Daar is feitlik geen ander natuurlike stowwe wat in die vaste toestand op die oppervlak van 'n vloeistof kan dryf nie. Dit is een van die eienskappe wat water so 'n ongewone stof maak en, eerlik, dit is wat die pad van planetêre evolusie verander.
Daar is 'n paar planete wat groot hoeveelhede vloeibare koolwaterstowwe soos ammoniak bevat - wanneer dit egter gevries word, sink hierdie materiaal na die bodem. Die rede hoekom ys nie in water sink nie, is dat wanneer water vries, dit uitsit, en daarmee saam verminder die digtheid daarvan. Interessant genoeg kan die uitbreiding van ys rotse breek - die proses van gletsering van water is so ongewoon.
Wetenskaplik gesproke stel die vriesproses vinnige verweringssiklusse op en sekere chemikalieë wat op die oppervlak vrygestel word, kan minerale oplos. Oor die algemeen is daar prosesse en moontlikhede wat verband hou met die vries van water wat die fisiese eienskappe van ander vloeistowwe nie impliseer nie.
Digtheid van ys en water
Dus die antwoord op hoekom ys nie in water sink nie, maar op die oppervlak dryf, is dat dit 'n laer digtheid as vloeistof het - maar dit is 'n eerstevlak-antwoord. Om beter te verstaan, moet jy weet hoekom ys 'n lae digtheid het, hoekom dinge in die eerste plek dryf, hoe digtheid tot dryf lei.
Onthou die Griekse genie Archimedes, wat uitgevind het dat nadat hy 'n sekere voorwerp in water gedompel het, die volume water toeneem met 'n getal gelykstaande aan die volume van die gedompelde voorwerp. Met ander woorde, as jy 'n diep skottel op die oppervlak van die water plaas en dan 'n swaar voorwerp daarin plaas, sal die volume water wat in die skottel gegooi sal word presies gelyk wees aan die volume van die voorwerp. Dit maak nie saak of die voorwerp heeltemal onder water is nie ofgedeeltelik.
Eienskappe van water
Water is 'n wonderlike stof wat basies lewe op aarde voed, want elke lewende organisme het dit nodig. Een van die belangrikste eienskappe van water is dat dit die hoogste digtheid by 4°C het. Warm water of ys is dus minder dig as koue water. Minder digte stowwe dryf bo-op digter stowwe.
Byvoorbeeld, terwyl jy 'n slaai voorberei, sal jy agterkom dat die olie op die oppervlak van die asyn is - dit kan verklaar word deur die feit dat dit 'n laer digtheid het. Dieselfde wet is ook geldig om te verduidelik hoekom ys nie in water sink nie, maar in petrol en keroseen sink. Dit is net dat hierdie twee stowwe 'n laer digtheid as ys het. Dus, as jy 'n opblaasbal in die swembad gooi, sal dit op die oppervlak dryf, maar as jy 'n klip in die water gooi, sal dit na die bodem sink.
Watter veranderinge gebeur met water wanneer dit vries
Die rede waarom ys nie in water sink nie, is as gevolg van die waterstofbindings wat verander wanneer water vries. Soos u weet, bestaan water uit een suurstofatoom en twee waterstofatome. Hulle word geheg deur kovalente bindings wat ongelooflik sterk is. Die ander tipe binding wat tussen verskillende molekules vorm, wat 'n waterstofbinding genoem word, is egter swakker. Hierdie bindings vorm omdat die positief gelaaide waterstofatome aangetrek word na die negatief gelaaide suurstofatome van naburige watermolekules.
Wanneer die water warm is, is die molekules baie aktief,beweeg baie, vorm en ontbind vinnig bindings met ander watermolekules. Hulle het die energie om mekaar te nader en vinnig te beweeg. So hoekom sink ys nie in water nie? Chemie versteek die antwoord.
Fisiese chemie van ys
Namate die watertemperatuur onder 4 °C daal, neem die kinetiese energie van die vloeistof af, sodat die molekules nie meer beweeg nie. Hulle het nie die energie om te beweeg nie en is so maklik soos by hoë temperatuur om te breek en bindings te vorm. In plaas daarvan vorm hulle meer waterstofbindings met ander watermolekules om seskantige roosterstrukture te vorm.
Hulle vorm hierdie strukture om negatief gelaaide suurstofmolekules uitmekaar te hou. In die middel van die seshoeke wat gevorm word as gevolg van die aktiwiteit van molekules, is daar baie leegheid.
Ys sink in water - redes
Ys is eintlik 9% minder dig as vloeibare water. Daarom neem ys meer spasie op as water. Prakties maak dit sin omdat die ys uitbrei. Dit is hoekom dit nie aanbeveel word om 'n glasbottel water te vries nie - bevrore water kan selfs in beton groot krake skep. As jy 'n liter bottel ys en 'n liter bottel water het, sal 'n yswaterbottel makliker wees. Die molekules is op hierdie punt verder uitmekaar as wanneer die stof in die vloeibare toestand is. Dis hoekom ys nie in water sink nie.
Wanneer die ys smeltdie stabiele kristalstruktuur breek af en word digter. Wanneer die water tot 4°C opwarm, kry dit energie en die molekules beweeg vinniger en verder. Dit is die rede waarom warm water meer spasie as koue water opneem en bo-op koue water dryf – dit het minder digtheid. Onthou, wanneer jy op die meer is, terwyl jy swem, is die boonste laag water altyd lekker warm, maar wanneer jy jou voete neersit, voel jy die koue van die onderste laag.
Die betekenis van die proses van vrieswater in die werking van die planeet
Ondanks die feit dat die vraag "Hoekom sink ys nie in water nie?" vir graad 3 is dit baie belangrik om te verstaan hoekom hierdie proses plaasvind en wat dit vir die planeet beteken. Die dryfkrag van ys het dus belangrike implikasies vir lewe op Aarde. Mere vries in die winter op koue plekke – dit laat visse en ander waterdiere toe om onder die ys te oorleef. As die bodem gevries was, dan is daar 'n groot waarskynlikheid dat die hele meer gevries kan word.
In sulke toestande sou nie 'n enkele organisme oorleef het nie.
As die digtheid van ys hoër was as die digtheid van water, dan sou die oseane in ys sink, en die yskappe wat dan aan die onderkant sou wees, sou niemand toelaat om daar te woon nie. Die bodem van die see sou vol ys wees - en wat sou dit alles in verander? Poolys is onder meer belangrik omdat dit lig weerkaats en keer dat planeet Aarde te warm word.
