Miksi vesi jäätyessään kevenee?

Seuraa 
Viestejä4922
Liittynyt31.3.2005

Mitään perustetta ei ole tiedossani. Todetaan vain, että näin on, eikä elämäkään olisi maapallolla mahdollista, jos käyttäytyisi kuin muut tuntemamme aineet kiinteytyessään. Vielä, miksi on raskainta nestemäisenä juuri +4 C, muistaakseni? Yhdisteenähän H2O ei niin kummoiselta systeemiltä vaikuta. Sitä syntyy kaikkein yksinkertaimissakin palamisreaktioissa.

Lierikki Riikonen

Kommentit (7)

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

Tuo väli +4'C...0'C taitaa olla jonkinlainen esivaihe faasimuutokselle. Kiteytymisessä tilavuuden kasvaminen ei liene kovin ainutlaatuista muillakaan aineilla. Mutta onko tuo merkillinen neljän asteen alue oma muotonsa vedestä? Mitä siinä kohdassa oikeasti tapahtuukaan. Onkohan tuon alueen laboraatioita jossain? Onko tuon alueen ominaisuuksissa eroa vaikkapa liuottamisessa verrattuna vaikka alueeseen +4'C...+8'C.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

ykskivi
Seuraa 
Viestejä1950
Liittynyt27.3.2006
lierik
Mitään perustetta ei ole tiedossani. Todetaan vain, että näin on, eikä elämäkään olisi maapallolla mahdollista, jos käyttäytyisi kuin muut tuntemamme aineet kiinteytyessään. Vielä, miksi on raskainta nestemäisenä juuri +4 C, muistaakseni? Yhdisteenähän H2O ei niin kummoiselta systeemiltä vaikuta. Sitä syntyy kaikkein yksinkertaimissakin palamisreaktioissa.



Syy on seuraavanalainen: Veden ollessa nestemäisessä muodossa veden molekyylien välinen etäisyys on tietty. Kun vesi jäätyy, molekyylit järjestyvät kidemuotoon, jolloin molekyylien välinen etäisyys on suurempi kuin nestemäisessä vedessä. Tällöin jää vie enemmän tilaa kuin vesi, eli sen tiheys (painon suhde tilavuuteen) on alhaisempi.
Tämä ei tarkoita sitä, että tietystä määrästä vettä syntyisi painoltaan vähemmän jäätä. Se tarkoittaa sitä, että sama vesimäärä vie enemmän tilaa (muta on samanpainoinen) jäänä.

Raskainta vesi on noin 4 asteessa johtuen siitä, että 1. jäähtyessään veden tiheys kasvaa kuten yleensä muillakin aineilla 2. kun veden jäätymispiste alkaa lähestymään, osa vesimolekyyleistä alkaa muodostamaan kiteitä , joka aiheuttaa sen että lähellä jäätymispisteitä tiheys alkaa taas pienetä.

Tämä nyt muistinvaraisesti jostain peruskoulun-lukion ajalta.. eikö näitä nykyään opeteta enää?

To refuse a hearing to an opinion, because one is sure that it is false, is to assume that one's own certainty is the same thing as absolute certainty. All silencing of discussion is an assumption of infallibility. - John Stuart Mill -

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005
ykskivi

...kun veden jäätymispiste alkaa lähestymään, osa vesimolekyyleistä alkaa muodostamaan kiteitä , joka aiheuttaa sen että lähellä jäätymispisteitä tiheys alkaa taas pienetä.




Tarkoitatko että +2'C vedessä on jo jonkinlaisia kiteitä? Minusta normaalipaineessa kiteytyminen ja sulaminen on hyvin tarkasti 0'C juttu.

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Heksu
Seuraa 
Viestejä5463
Liittynyt16.3.2005
Paul M
Tarkoitatko että +2'C vedessä on jo jonkinlaisia kiteitä? Minusta normaalipaineessa kiteytyminen ja sulaminen on hyvin tarkasti 0'C juttu.



Näinhän se esitetään oppikirjoissa asioiden yksinkertaistamiseksi. Ymmärtääkseni veden jäätymisessä kyse on vetysidoksista, ts. erillisten vesimolekyylien happi- ja vetyatomit voivat sopivissa olosuhteissa tarttua toisiinsa kiinni. Sopivat olosuhteet muodostuvat riittävän alhaisessa lämpötilassa; molekyylien lämpöliike häiritsee korkeammissa lämpötiloissa vetysidosten muodostumista.

Kun lämpötila laskee, vetysidoksia alkaa muodostua yhä enemmän ja enemmän, ja veteen alkaa muodostua vesimolekyylin geometrisen muodon vuoksi kuusikulmaisia rakenteita, jotka muotonsa vuoksi vievät enemmän tilaa. Käsittääkseni näitä protokiteitä esiintyy juoksevassa vedessä sitä enemmän mitä lähemmäs päästään nollaa astetta; lopulta protokiteet alkavat järjestyä yhä suuremmaksi ja suuremmaksi kidehilaksi, ja vesi jäätyy.

EDIT:

Kaikkihan me tiedämme, että vesi on kaikista tiheintä +4-asteisena. Tämä johtuu ymmärtääkseni siitä, että korkeammissa lämpötiloissa vesimolekyylien lämpöliike saa aikaan lämpölaajenemista, kun taas matalmmissa lämpötiloissa em. kiteiden muodostus alkaa viedä yhä enemmän ja enemmän tilaa. Eli nähdäkseni +2-asteisessa vedessä todellakin on jo hyvinkin huomattavasti mainittuja protokiteitä.

Olen toki ollut monasti ennenkin väärässä.

Vierailija
Paul M

Tarkoitatko että +2'C vedessä on jo jonkinlaisia kiteitä? Minusta normaalipaineessa kiteytyminen ja sulaminen on hyvin tarkasti 0'C juttu.
Kyllä siinä jo on jonkinlaisia kiteitä valmiina. Kun joskus on jäänyt litran vesipullo muutaman asteen pakkaseen eteiseen ja vesi on nestemäistä, mutta alle nolla asteista, niin pieni kopautus pullon kylkeen ja se on muutamassa sekunnissa umpijäässä. Joskus on käynyt sama ilmiö kaljapullon kanssa ja harmittanut.

Uusimmat

Suosituimmat