Как вода может быть легче самой себя?

Вода является самым распространенным веществом на нашей планете. При этом она, как и воздух, является обязательным условием для жизни организмов. Но, несмотря на это, очень часто мы ее практически не замечаем. А зря!

Знали ли Вы о том, что самая обыкновенная вода способна изменять свой объем, так же как и ее вес может меняться в большую и меньшую стороны? А если подвергнуть ее температурному воздействию (нагреть или охладить) или попытаться испарить, то можно наблюдать поразительные явления. О них мы и поговорим в сегодняшней статье.

В своей книге «Phycisc Experiments for Children» Мюриэль Мэнделл рассказывает весьма интересные подробности. Сведения, почерпнутые из этого источника, будут полезны не только детям, но и взрослым, которые уже успели основательно подзабыть курс физики.

Рассмотрим такие свойства воды, как вес и объем. Как это ни странно, один и тот же объем воды может иметь разный вес. И если однажды Вы налили воду в стакан, и она заполнила его до краев, это не значит, что в следующий раз это повторится.

1. Увеличение объема воды при нагревании

Проведите следующий эксперимент: поставьте банку с водой в кастрюлю, которая заполнена примерно пятью сантиметрами кипящей воды. Кастрюля должна находиться на медленном огне для поддержания процесса кипения. Вскоре Вы увидите, что вода из банки начнет переливаться через край.

Причина этого явления кроется в тепле – вода, как и практически любая жидкость, при нагревании расширяется, а значит, тому же количеству жидкости будет необходим больший объем.

Если же говорить о происходящем с точки зрения физики, то картина выглядит так: при нагревании молекулы воды начинают отталкиваться друг от друга с большей интенсивностью, что приводит к увеличению объема.

2. Сжимание воды при охлаждении

Продолжим наш эксперимент. Пусть банка с водой из предыдущего опыта остынет при комнатной температуре (если не хотите ждать, то можно налить еще одну). Когда вода остынет, банку необходимо поставить в холодильник. Спустя какое-то время Вы заметите, что банка уже не столь полна.

Оказывается, что при достижении температуры в 3,89 градуса по Цельсию объем воды начинает уменьшаться. Причина опять кроется в скорости движения молекул – при охлаждении она падает, и молекулы сближаются друг с другом.

На первый взгляд все просто: нагреваем воду – объем увеличивается, охлаждаем – уменьшается. Но не будем спешить с выводами!

3. Объем воды увеличивается при дальнейшем охлаждении

Вновь возьмем банку и наполним ее водой до самых краев. На этот раз поставим ее в холодильник и накроем картоном. Спустя какое-то время вода замерзнет и Вы обнаружите, что картон был вытолкнут.

Оказывается, в температурном промежутке от 3,89 до 0 градусов по Цельсию вода начинает увеличиваться в объеме даже при охлаждении. Отметим, что подобным свойством обладают очень немногие вещества.

ВНИМАНИЕ: если Вы будете использовать плотную и прочную крышку, то при замерзании образовавшийся лед может разбить банку.

4. Вода тяжелее льда

Попробуйте положить несколько кубиков льда в стакан с обычной водой. Несложно заметить, что кубики будут плавать на поверхности. Причина этого явления вновь кроется в механизме замерзания – при охлаждении вода уменьшается в объеме, из-за чего образовавшийся лед становится легче воды. Фактически, его объем составляет около 90% от воды, из которой он был получен.

К слову, у этого свойства жидкости имеется вполне определенное «применение». Зимой часто говорят, что река замерзла. Но это не совсем так, ведь на зиму замерзает лишь верхний ее слой. А поскольку лед легче воды, он не тонет, спасая водных обитателей от суровых зимних морозов.

5. В водопроводной воде содержатся минералы

Если налить в стеклянную миску небольшое количество воды и дать ей испариться, то несложно обнаружить на ее стенках специфический белый налет. Он образуется благодаря минералам, которые содержатся в воде в растворенном виде. В нее же они попали из грунта. Аналогичный налет можно обнаружить и в чайнике, и в ванне, рядом со сливным отверстием.

К слову, попробуйте аналогично испарить и дождевую воду и проследите за тем, появится ли после этого белый налет.

В заключение отметим, что воду физически невозможно смешать с определенными жидкостями.