- Expansion thermique et densité des corps
- Dilatation irrégulière de l'eau
- L'importance de l'expansion irrégulière de l'eau
- Dans la vie aquatique
- Dans la vie hors de l'eau
- Références
L' expansion irrégulière de l'eau est une propriété physique qui fait que l'eau subit une expansion lorsqu'elle gèle. Il est considéré comme une propriété irrégulière, car la plupart des éléments se dilatent sous l'effet de la chaleur et se contractent au froid. Cependant, dans l'eau, le processus d'expansion se produit à l'un ou l'autre des deux changements de température.
L'eau est généralement considérée comme le liquide le plus courant en raison de son abondance sur Terre. Mais en réalité c'est le contraire: ses propriétés anormales en font le liquide le plus inhabituel.
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Cependant, ce sont précisément ses propriétés irrégulières qui ont permis le développement de la vie sur Terre.
Expansion thermique et densité des corps
La dilatation ou la dilatation thermique est un phénomène qui se produit lorsque la taille d'un objet augmente en raison d'un changement de sa température.
Lorsque la température d'un corps augmente, ses molécules se déplacent plus rapidement. Ce mouvement crée un plus grand espace entre ces molécules et ce nouvel espace fait augmenter la taille de l'objet.
Il est important de noter que tous les corps ne se développent pas de la même manière. Par exemple, les métaux tels que l'aluminium et l'acier sont des éléments qui, lorsqu'ils sont chauffés, atteignent une expansion supérieure à celle du verre.
Lorsqu'un corps subit une dilatation thermique, non seulement sa taille change mais également sa densité.
La densité est la quantité de matière contenue dans une unité de volume. C'est, en d'autres termes, le nombre total de molécules qu'un élément a dans un espace donné.
Par exemple, l'acier a une densité plus élevée que les plumes. C'est pourquoi un kilo d'acier prend moins de place qu'un kilo de plumes.
Lorsqu'un corps se dilate, il conserve la même masse mais augmente l'espace qu'il occupe. Par conséquent, lorsque la température augmente, la taille augmente également mais la densité diminue.
Dilatation irrégulière de l'eau
La dilatation thermique dans l'eau a des caractéristiques spéciales qui sont essentielles pour la préservation de la vie.
D'une part, lorsque l'eau est chauffée, elle subit le même processus d'expansion que la plupart des corps. Ses molécules se séparent et se dilatent, se transformant en vapeur d'eau.
Cependant, quand il refroidit, un processus unique se produit: lorsque sa température baisse, ce liquide commence à se comprimer.
Mais quand il atteint 4 ° C, il se dilate. Enfin, lorsqu'il atteint 0 ° C, température nécessaire à sa congélation, son volume augmente jusqu'à 9%.
En effet, les molécules d'eau gelée s'agglutinent dans des structures différentes des autres matériaux, ce qui laisse de grands espaces entre elles. Par conséquent, ils occupent un volume plus important que l'eau à l'état liquide.
Un exemple quotidien dans lequel ce phénomène peut être observé est la préparation de glace dans des seaux à glace. Lorsque les seaux à glace sont remplis d'eau à l'état liquide, il est impossible de les remplir au-dessus du rebord car de toute évidence il se répandrait.
Cependant, lors du retrait de la glace, il est possible d'observer comment elle dépasse des seaux à glace. Démontrant ainsi que son volume a augmenté au cours du processus de congélation.
Évidemment, lorsque les molécules d'eau se transforment en glace se dilatent, leur densité diminue également. Par conséquent, l'eau gelée est moins dense que l'eau liquide, ce qui donne à la glace la propriété de flotter.
Cela peut être vu dans des exemples très simples comme lorsque la glace qui a été ajoutée à une boisson flotte dans le verre.
Mais on peut aussi l'observer dans de grands phénomènes naturels comme la calotte glaciaire qui se forme sur l'eau en hiver et même dans l'existence d'icebergs.
L'importance de l'expansion irrégulière de l'eau
La dilatation irrégulière de l'eau n'est pas seulement une curiosité scientifique. C'est aussi un phénomène qui a joué un rôle fondamental dans le développement de la vie sur Terre, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de l'eau.
Dans la vie aquatique
Dans les plans d'eau tels que les lacs, il est possible d'observer que lorsque l'hiver arrive, la couche supérieure de l'eau gèle. Cependant, l'eau en dessous reste à l'état liquide.
Si la glace était plus dense que l'eau, cette couche gelée coulerait. Cela exposerait une nouvelle couche liquide au froid de l'atmosphère et gèlerait pour couler. De cette façon, toute l'eau des lacs gèlerait, mettant en danger la vie sous-marine.
Cependant, grâce aux propriétés irrégulières de l'eau, un phénomène différent se produit. Lorsque la couche superficielle gèle, l'eau en dessous est maintenue à une température de 4 ° C.
Cela se produit grâce au fait que l'eau atteint sa densité la plus élevée à 4 ° C, c'est-à-dire que l'eau du fond sera toujours à son maximum à cette température.
Si elle finissait par augmenter, la densité la pousserait vers la surface où la calotte glaciaire la gèlerait à nouveau.
Grâce à ce phénomène, la température des plans d'eau reste stable et protégée du froid de l'atmosphère. Cela garantit la survie des espèces animales et végétales qui vivent dans l'eau.
Ces 4 degrés sont ceux qui font la différence pour toutes les créatures qui vivent dans les eaux des pôles comme les orques et les phoques crabiers.
Dans la vie hors de l'eau
La vie humaine et en général toutes les formes de vie qui existent sur Terre, bénéficient également des qualités anormales de l'eau.
D'une part, il faut considérer que la majeure partie de l'oxygène provient des différentes espèces qui composent le phytoplancton. Cette forme de vie ne survivrait pas si les océans pouvaient geler, ce qui entraverait le développement de la vie humaine et animale.
D'autre part, la dilatation irrégulière de l'eau affecte également les courants océaniques. Par conséquent, il a également des effets sur les conditions climatiques de la planète.
Références
- Chaplin, M. (SF). Explication des anomalies de densité de l'eau. Récupéré de: lsbu.ac.uk
- Helmenstine, A. (2017). Pourquoi la glace flotte-t-elle? Récupéré de: thinkco.com
- Enfants et science. (SF). L'anomalie de l'eau. Récupéré de: vias.org
- Meier, M. (2016). La glace. Récupéré de: britannica.com
- Study.com. (SF). Expansion thermique: définition, équation et exemples. Récupéré de: study.com.