Paras vastaus
Nesteen jäätymispiste on lämpötila, jossa neste muuttuu kiinteäksi muodoksi, ja sulamispiste on lämpötila, jossa kiinteä aine palaa takaisin nesteeksi. Kuinka ne eivät saisi olla samanlaisia?
Tässä tarkassa lämpötilassa olet saavuttanut tasapainon, jossa sama määrä molekyylejä muunnetaan kiinteäksi muodoksi kuin muuntuvat nestemäisiksi. Mikä muuttaa fyysistä reaktiota tavalla tai toisella, on entalpian muutos. Jos järjestelmästä poistetaan enemmän lämpöä, tapahtuu jäätymistä ja jos järjestelmään lisätään enemmän lämpöä, tapahtuu enemmän sulamista. On tärkeää, että otat huomioon piilevän fuusiolämmön, jonka energiamäärä (lämpö) tarvitaan vaihtaakseen vaiheesta toiseen.
Vesi voi olla 0 astetta C, samoin kuin jää. Normaalisti yhden gramman veden lämpötilan muuttaminen yhdellä celsiusasteella vie vain yhden kalorikalorin. Ei niin jäätymis- / sulamispisteessä. Nestemäisen veden muuttaminen jääksi tai päinvastoin kestää huikeat 79,7 kaloria / gramma.
Vastaus
No, olet oikeassa siinä, että suurin osa esineistä kutistuu jäätymisen aikana.
Syy siihen, miksi vesi paisuu jäätyessään, johtuu vesimolekyylin hyvin erikoisesta muodosta ja ominaisuuksista.
Kuten ehkä tiedätkin, vesi on H2O, ja jos et En tiedä miltä se näyttää, ne näyttävät tältä.
Nyt valitsin kuvan erittäin erikoisesta syystä. Kuten näette, vesi on napamolekyyli, mikä tarkoittaa, että sen sähkövaraus ei ole jakautunut tasaisesti koko rakenteeseensa. Tässä tapauksessa hapen korkeamman elektronegatiivisuuden vuoksi (pohjimmiltaan hapella on taipumus houkutella elektronia siihen, joten se houkuttelee elektroneja vedystä siihen, ja koska vesimolekyylin muoto ei ole symmetrinen kaikilla kolmella akselilla, toinen puoli olla negatiivisemmin ladattu kuin toinen, ja vedyt latautuvat hieman positiivisesti)
Kuinka tämä liittyy siihen, miksi vesi paisuu jäätymisen aikana?
No, kuten näette, nestemäisessä muodossa vesimolekyylit voivat liukua toistensa ympärillä kaoottisella tavalla (yritä tehdä au-muoto vasemman ja oikean kätesi etusormella ja peukalolla ja saada ne liukumaan ja pyörimään vapaasti toistensa ympäri, tällainen selittää tämän osa)
Kun vesi jäätyy, se tapahtuu.
Kuten näette, vesimolekyylin varaus, se järjestyy itsensä hyvin erityisellä tavalla siten, että negatiivisempi happi pyrkii järjestymään itseensä lähimmän hydrogeenin suuntaan n molekyyli. Yhtäkkiä sinulla on kaikki nämä valtavat aukot vesimolekyylien välillä, mikä lisää huomattavasti rakenteen kokonaistilavuutta. Syy siihen, miksi tällaista kohdistusta ei tapahdu veden nestemäisessä muodossa, johtuu siitä, että nämä molekyylien väliset sidokset ovat riittävän heikkoja, jotta ne voidaan voittaa normaalilämpötiloissa.
Joten yhteenvetona, syy miksi vesi paisuu jäätyessään johtuu sen molekyyligeometriasta ja varauksen napaisuudesta.