- ความร้อนจำเพาะ
- ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ
- ค่าคงที่ของอิเล็กทริก
- การแพร่
- ความหนาแน่น
- น้ำเบาและน้ำหนัก
- การขยายน้ำแข็ง
- แรงตึงผิว
- อ้างอิง
ความผิดปกติของน้ำที่มีคุณสมบัติที่แตกต่างและตำแหน่งเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุดและพิเศษของเหลวทั้งหมด ทางกายภาพและทางเคมีน้ำแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างอย่างมากเมื่อเทียบกับของเหลวอื่น ๆ แม้จะเกินความคาดหมายและการคำนวณทางทฤษฎี บางทีมันอาจจะเรียบง่ายและซับซ้อนพอ ๆ กับชีวิต
ถ้าคาร์บอนเป็นรากฐานที่สำคัญของชีวิตน้ำก็สอดคล้องกับของเหลว ถ้ามันไม่ซ้ำใครและหาที่เปรียบไม่ได้ผลิตภัณฑ์จากความผิดปกติพันธะคาร์บอนที่ประกอบเป็นเมทริกซ์ทางชีวภาพจะไม่มีประโยชน์ การรับรู้ถึงชีวิตจะสลายไปมหาสมุทรจะกลายเป็นน้ำแข็งอย่างสมบูรณ์และเมฆจะไม่ลอยอยู่บนท้องฟ้า
ภูเขาน้ำแข็งและก้อนน้ำแข็งที่ลอยอยู่บนน้ำเป็นตัวแทนของตัวอย่างหนึ่งของความผิดปกติของน้ำที่มักถูกมองข้าม ที่มา: Pexels
ไอน้ำมีน้ำหนักเบากว่าก๊าซอื่น ๆ มากและการมีปฏิสัมพันธ์กับบรรยากาศส่งผลให้เกิดเมฆ ของเหลวมีความหนาแน่นมากกว่าอย่างมากเมื่อเทียบกับก๊าซและความแตกต่างในความหนาแน่นนี้ดูเน้นเมื่อเทียบกับสารประกอบอื่น ๆ และของแข็งที่ผิดปกติมีความหนาแน่นต่ำกว่าของเหลวมาก
ตัวอย่างหลังสังเกตได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าภูเขาน้ำแข็งและน้ำแข็งลอยอยู่ในน้ำของเหลวซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า
ความร้อนจำเพาะ
ชายหาดเป็นอีกหนึ่งตัวอย่างทางธรรมชาติที่สังเกตเห็นความร้อนจำเพาะของน้ำในระดับมหภาค ที่มา: Pixabay
น้ำแสดงการต่อต้านอย่างรุนแรงต่อการเพิ่มอุณหภูมิก่อนแหล่งความร้อน ดังนั้นแหล่งกำเนิดจะต้องให้ความร้อนเพียงพอที่จะบังคับให้น้ำเพิ่มอุณหภูมิขึ้นหนึ่งองศาเซนติเกรด นั่นคือความร้อนจำเพาะของมันสูงสูงกว่าสารประกอบธรรมดาใด ๆ และมีค่า 4.186 J / g ·ºC
คำอธิบายที่เป็นไปได้สำหรับความร้อนจำเพาะที่ผิดปกติเกิดจากการที่โมเลกุลของน้ำสร้างพันธะไฮโดรเจนหลายพันธะอย่างไม่เป็นระเบียบและความร้อนจะกระจายไปเพื่อเพิ่มการสั่นสะเทือนของสะพานดังกล่าว มิฉะนั้นโมเลกุลของน้ำจะไม่สั่นด้วยความถี่ที่สูงขึ้นซึ่งแปลว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น
ในทางกลับกันเมื่อโมเลกุลได้รับความร้อนแล้วพวกมันต้องใช้เวลาในการสร้างสถานะเดิมของพันธะไฮโดรเจนอีกครั้ง นี่ก็เหมือนกับการบอกว่าต้องใช้เวลาในการทำให้เย็นลงภายใต้สภาวะปกติโดยทำตัวเป็นแหล่งกักเก็บความร้อน
ตัวอย่างเช่นชายหาดแสดงพฤติกรรมทั้งสองอย่างในช่วงฤดูต่างๆของปี ในฤดูหนาวอากาศจะอุ่นกว่าอากาศโดยรอบและในฤดูร้อนจะเย็นกว่า ด้วยเหตุนี้แดดจะออก แต่เมื่อคุณว่ายน้ำในทะเลจะรู้สึกเย็นสบายขึ้น
ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ
น้ำมีเอนทาลปีหรือความร้อนแฝงสูงมาก (2257 kJ / kg) ความผิดปกตินี้ประสานกับความร้อนจำเพาะ: มันทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บและตัวควบคุมความร้อน
โมเลกุลของมันจะต้องดูดซับความร้อนเพียงพอที่จะส่งผ่านเข้าไปในเฟสของก๊าซและได้รับความร้อนจากสภาพแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นผิวที่ติดอยู่
พื้นผิวนี้สามารถเป็นตัวอย่างเช่นผิวของเรา เมื่อร่างกายออกกำลังกายจะปล่อยเหงื่อซึ่งมีส่วนประกอบของน้ำเป็นหลัก (มากกว่า 90%) เหงื่อจะดูดซับความร้อนจากผิวหนังเพื่อทำให้กลายเป็นไอจึงให้ความรู้สึกเย็นสบาย สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับดินซึ่งหลังจากทำให้ความชื้นกลายเป็นไออุณหภูมิจะลดลงและรู้สึกหนาวขึ้น
ค่าคงที่ของอิเล็กทริก
โมเลกุลของน้ำมีขั้วมาก สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (78.4 ที่25ºC) ซึ่งสูงกว่าสารเหลวอื่น ๆ เนื่องจากมีขั้วสูงจึงสามารถละลายสารประกอบไอออนิกและโพลาร์ได้จำนวนมาก ด้วยเหตุนี้จึงถือว่าเป็นตัวทำละลายสากล
การแพร่
การแพร่กระจายของน้ำผ่านท่อ ที่มา: pxhere.
ความผิดปกติที่น่าสงสัยอย่างหนึ่งของน้ำเหลวคือการแพร่กระจายเร็วกว่าที่ประมาณไว้มากผ่านรูที่มีขนาดลดลง โดยทั่วไปของไหลจะเพิ่มความเร็วเมื่อไหลผ่านท่อหรือช่องที่แคบกว่า แต่น้ำกลับเร่งอย่างรุนแรงและรุนแรงมากขึ้น
สิ่งนี้สามารถสังเกตได้ในระดับมหภาคโดยการเปลี่ยนพื้นที่หน้าตัดของท่อที่น้ำไหลเวียน และนาโนเมตริกสามารถทำได้เช่นเดียวกัน แต่ใช้ท่อนาโนคาร์บอนตามการศึกษาเชิงคำนวณซึ่งช่วยชี้แจงความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างโมเลกุลและพลวัตของน้ำ
ความหนาแน่น
มีการกล่าวถึงในตอนต้นว่าน้ำแข็งมีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ นอกจากนี้ยังมีค่าสูงสุดประมาณ4ºC เมื่อน้ำเย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมินี้ความหนาแน่นจะเริ่มลดลงและน้ำเย็นขึ้น และในที่สุดใกล้กับ0ºCความหนาแน่นจะลดลงเหลือค่าต่ำสุดนั่นคือน้ำแข็ง
หนึ่งในผลที่ตามมาหลัก ๆ ไม่ใช่แค่ว่าภูเขาน้ำแข็งสามารถลอยได้ แต่ยังเป็นประโยชน์ต่อชีวิตอีกด้วย หากน้ำแข็งมีความหนาแน่นมากขึ้นก็จะจมลงและทำให้ระดับความลึกเย็นลงจนกลายเป็นน้ำแข็ง จากนั้นทะเลจะเย็นลงจากด้านล่างขึ้นไปเหลือเพียงแผ่นฟิล์มสำหรับสัตว์ทะเลเท่านั้น
นอกจากนี้เมื่อน้ำซึมเข้าไปในซอกหินและอุณหภูมิลดลงมันจะขยายตัวเมื่อมันแข็งตัวทำให้เกิดการสึกกร่อนและสัณฐานวิทยาภายนอกและภายใน
น้ำเบาและน้ำหนัก
เมื่อน้ำแข็งลอยตัวพื้นผิวของทะเลสาบและแม่น้ำจะแข็งตัวในขณะที่ปลาสามารถอาศัยอยู่ในระดับความลึกต่อไปได้ซึ่งออกซิเจนจะละลายได้ดีและอุณหภูมิสูงกว่าหรือต่ำกว่า4ºC
ในทางกลับกันน้ำเหลวไม่ถือว่าเป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์แบบ แต่ประกอบด้วยมวลรวมโครงสร้างที่มีความหนาแน่นต่างกัน ที่ผิวน้ำน้ำที่เบาที่สุดจะอยู่ที่ด้านล่างซึ่งมีความหนาแน่นมากที่สุด
อย่างไรก็ตาม "การเปลี่ยน" ของเหลว - ของเหลวดังกล่าวจะสังเกตเห็นได้เฉพาะในน้ำที่ระบายความร้อนสูงและภายใต้การจำลองที่มีความกดดันสูง
การขยายน้ำแข็ง
ความผิดปกติอีกประการหนึ่งของน้ำคือน้ำแข็งจะลดอุณหภูมิการหลอมละลายเมื่อความดันเพิ่มขึ้น นั่นคือที่ความดันสูงขึ้นน้ำแข็งจะละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่า (ต่ำกว่า0ºC) ราวกับว่าน้ำแข็งแทนที่จะหดตัวกลับขยายตัวเป็นผลมาจากความกดดัน
พฤติกรรมนี้ตรงกันข้ามกับของแข็งอื่น ๆ : ยิ่งมีความดันสูงขึ้นและดังนั้นการหดตัวของพวกมันจะต้องใช้อุณหภูมิหรือความร้อนที่สูงขึ้นในการละลายจึงจะสามารถแยกโมเลกุลหรือไอออนของมันได้
นอกจากนี้ยังควรค่าแก่การกล่าวถึงว่าน้ำแข็งเป็นของแข็งที่ลื่นที่สุดในธรรมชาติ
แรงตึงผิว
แมลงเดินบนผิวน้ำ ที่มา: Pixabay
ในที่สุดแม้ว่าจะมีการกล่าวถึงความผิดปกติเพียงสองสามข้อ (จากจำนวนประมาณ 69 รายการที่เป็นที่รู้จักและอื่น ๆ อีกมากมายที่ถูกค้นพบ) แต่น้ำมีแรงตึงผิวสูงผิดปกติ
แมลงหลายชนิดใช้ประโยชน์จากคุณสมบัตินี้เพื่อให้สามารถเดินบนน้ำได้ (ภาพบน) เนื่องจากน้ำหนักของมันไม่ได้ออกแรงมากพอที่จะทำลายแรงตึงผิวของน้ำซึ่งโมเลกุลของมันแทนที่จะขยายตัวกลับหดตัวเพื่อป้องกันไม่ให้พื้นที่หรือพื้นผิวเพิ่มขึ้น
อ้างอิง
- Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
- เด็กและวิทยาศาสตร์ (2004) ความผิดปกติของน้ำ สืบค้นจาก: vias.org
- แชปลินมาร์ติน (2019) คุณสมบัติที่ผิดปกติของน้ำ โครงสร้างของน้ำและวิทยาศาสตร์. กู้คืนจาก: 1.lsbu.ac.uk
- ChimiSpiega (2 กุมภาพันธ์ 2557). น้ำ: กรณีแปลก ๆ รอบตัวเรา Chimicare สืบค้นจาก: chimicare.org
- Nilsson, A. , & Pettersson, LG (2015). ต้นกำเนิดโครงสร้างของคุณสมบัติที่ผิดปกติของน้ำเหลว ธรรมชาติสื่อสาร, 6, 8998 ดอย: 10.1038 / ncomms9998
- IIEH (2 กรกฎาคม 2557). ความผิดปกติของน้ำ วิวัฒนาการและสิ่งแวดล้อม: สถาบันวิจัยเกี่ยวกับวิวัฒนาการของมนุษย์ AC ดึงมาจาก: iieh.com
- Pivetta Marcos (2013) ด้านที่แปลกตาของน้ำ การวิจัย FAPESP ดึงมาจาก: revistapesquisa.fapesp.br