Jak zamarza jezioro?

Woda nie przestrzega wszystkich zasad

• Jak już zapewne zauważyłeś, jezioro, staw, a także każda kałuża początkowo zamarza na powierzchni. Ta obserwacja może być tylko zaskoczeniem, gdy się nad tym zastanowić, bo czy jeziora i stawy nie powinny zamarzać od dołu?
• Gazy, takie jak powietrze i ciecze, są ułożone warstwowo w taki sposób, aby miały największą gęstość (a tym samym najniższą temperaturę) na dnie, a ta maleje wraz ze wzrostem wysokości. Ciepłe powietrze unosi się, zimne powietrze osadza się poniżej - przynajmniej tak jest przy ziemi.
• W przypadku prawie wszystkich substancji - gazowych, ciekłych, a nawet stałych - obowiązuje zasada, że ​​gęstość wzrasta wraz ze spadkiem temperatury, cząsteczki po prostu upakowują się bliżej siebie.
• Fakt ten można zaobserwować również w przypadku wody. Jeśli jest chłodzony na przykład z temperatury pokojowej, jego gęstość wzrasta. Jednak gdy temperatura dochodzi do 4°C, woda jest najgęściej upakowana. Jeśli go dalej schłodzisz, gęstość ponownie się zmniejszy (jako przygotowanie do tworzenia luźnego lodu). To zachowanie, nietypowe w porównaniu z innymi substancjami, nazywane jest anomalią wody (anomalne oznacza nielegalne).
  instagram viewer

Najpierw zamarza tafla jeziora

• Anomalne zachowanie wody ma ważne skutki w przyrodzie, a zwłaszcza w jeziorach i stawach. Z nurkowania latem wiemy, że pod nagrzaną słońcem warstwą powierzchniową znajduje się zimniejsza woda. Najfajniej jest teraz na dnie jeziora. Ale czy tak jest zawsze?


Anomalia wodna – tak wytłumaczysz to w fizyce

Woda ma specjalną cechę, która odróżnia płyny od innych ...

• Jesienią (i później zimą) woda powierzchniowa jest najpierw schładzana. Jednocześnie zwiększa się jego gęstość i opada.
• Ponadto cieplejsza, mniej gęsta woda unosi się z głębszej warstwy i zajmuje jej miejsce. Następuje prawdziwa zmiana (która idzie w parze z wymianą składników odżywczych). Realokacja kończy się, gdy woda osiągnie największą gęstość w temperaturze 4°C.
• Chociaż woda powierzchniowa może być dalej schładzana z powodu zimowych mrozów, ponownie się rozszerza i dlatego pozostaje na górze.
• Więc zimą w wystarczająco głębokim jeziorze lub Staw ma stosunkowo stabilną rozwarstwienie temperaturowe: woda poniżej zawsze ma 4°C (i ostoją dla ryb).
• Warstwy wody powyżej stają się coraz zimniejsze w kierunku góry, aż górna warstwa jest prawie tak wysoka, jak powietrze. Jeśli temperatura jest poniżej temperatury zamarzania, na powierzchni zaczyna tworzyć się lód.
• Jednak ze względu na mniejszą gęstość lód unosi się na powierzchni wody. W długich okresach mrozu tworzenie się lodu postępuje w dół - warstwa lodu rośnie, a jezioro zamarza od góry do dołu.
• Jednak głębokie jeziora – w przeciwieństwie do płytkich oczek wodnych czy kałuż – nigdy do końca nie zamarzają, bo tam temperatura wynosi 4°C. Dodatkowo zamknięta, gruba pokrywa lodowa opóźnia chłodzenie głębszych warstw wody – lód jest dobrym izolatorem.