Beste Antwort
Der Gefrierpunkt einer Flüssigkeit ist die Temperatur, bei der sich die Flüssigkeit in eine feste Form umwandelt, und Der Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der der Feststoff wieder flüssig wird. Wie können sie NICHT gleich sein?
Bei genau dieser Temperatur haben Sie ein Gleichgewicht erreicht, bei dem die gleiche Anzahl von Molekülen in feste Form umgewandelt wird wie in flüssige Form. Was die physikalische Reaktion in die eine oder andere Richtung verschiebt, ist die Änderung der Enthalpie. Wenn dem System mehr Wärme entzogen wird, tritt ein Gefrieren auf, und wenn dem System mehr Wärme zugeführt wird, tritt mehr Schmelzen auf. Es ist wichtig, dass Sie die latente Schmelzwärme berücksichtigen, dh die Energiemenge (Wärme), die erforderlich ist, um von einer Phase zur anderen zu wechseln.
Wasser kann bei 0 ° C vorhanden sein, ebenso wie Eis. Normalerweise benötigt man nur 1 Kalorie Energie, um die Temperatur von 1 Gramm Wasser um ein Grad Celsius zu ändern. Nicht so beim Gefrier- / Schmelzpunkt. Es sind satte 79,7 Kalorien pro Gramm erforderlich, um flüssiges Wasser in Eis umzuwandeln oder umgekehrt.
Antwort
Nun, Sie haben Recht damit, dass die meisten Objekte beim Gefrieren schrumpfen.
Der Grund, warum sich Wasser beim Gefrieren ausdehnt, liegt in der sehr besonderen Form eines Wassermoleküls und auch in seinen Eigenschaften.
Wie Sie vielleicht gewusst haben, ist Wasser H2O, und wenn Sie es nicht tun. Ich weiß nicht, wie es aussieht, sie sehen so aus
Jetzt habe ich dieses Bild aus einem ganz besonderen Grund ausgewählt. Wie Sie sehen können, ist Wasser ein polares Molekül, was bedeutet, dass seine elektrische Ladung nicht gleichmäßig über seine gesamte Struktur verteilt ist. In diesem Fall zieht Sauerstoff aufgrund der höheren Elektronegativität des Sauerstoffs (im Grunde genommen neigt Sauerstoff dazu, Elektronen anzulocken, zieht also Elektronen vom Wasserstoff an, und da die Form eines Wassermoleküls nicht über alle drei Achsen symmetrisch ist, wird eine Seite negativer geladen sein als die anderen, und die Wasserstoffatome werden leicht positiv geladen sein.
Wie hängt das damit zusammen, warum sich Wasser ausdehnt, wenn es gefriert?
Nun, wie Sie sehen, In flüssiger Form können die Wassermoleküle chaotisch umeinander gleiten (versuchen Sie, mit dem Zeigefinger und Daumen Ihrer linken und rechten Hand eine Au-Form zu erhalten, und lassen Sie sie frei umeinander gleiten und sich drehen. Dies erklärt dies Teil)
Wenn jedoch Wasser gefriert, geschieht dies
Wie Sie sehen können, aufgrund von Durch die Ladung des Wassermoleküls ordnet es sich auf ganz besondere Weise an, so dass der negativere Sauerstoff dazu neigt, sich in Richtung der nächstgelegenen Hydroge anzuordnen n Molekül. Plötzlich haben Sie all diese großen Lücken zwischen den Wassermolekülen, die das Gesamtvolumen der Struktur erheblich erhöhen. Der Grund, warum diese Art der Ausrichtung nicht in flüssiger Form von Wasser stattfindet, liegt darin, dass diese intermolekularen Bindungen schwach genug sind, um bei unseren normalen Temperaturen überwunden zu werden.
Um es zusammenzufassen, der Grund Warum sich Wasser beim Gefrieren ausdehnt, liegt an seiner Molekülgeometrie und Ladungspolarität.