Многие любители зимних купаний в проруби знают, что даже если на улице мороз и температура со знаком минус, погружаясь в прорубь, вода значительно теплее окружающего воздуха. В чем же причина данного явления? Какая температура воды на самом деле? Почему водоемы средней глубины и глубокие не промерзают до дна? Давайте разбираться вместе.
Возможно, многие знают или помнят из школьного курса физики, что температура воды на глубине водоема примерно на 4 градуса выше нуля. Но почему не происходит замерзание? Давайте разбираться.
Все дело в плотности. Наибольшую плотность имеет пресная вода с температурой +4 °C, которая опускается под силой тяжести ко дну водоема, а более теплая - всплывает, где охлаждается и вновь опускается вниз. Когда вся жидкость достигает +4 °C, конвекционные явления перемещения замедляются, начинаются процессы охлаждения за счет теплопроводности, которая у воды, честно сказать, невысокая. Если температура окружающей среды 0 °C и ниже, на поверхности происходит замерзание и образование ледяной корочки. Лед, а так же выпавший снег - хорошие теплоизоляторы, таким образом, подо льдом процесс охлаждения еще больше тормозится. Поэтому даже в сильные морозы у дна есть небольшая прослойка воды с температурой +4 °C, что спасает живность от замерзания.
Природа данного явления до конца не ясна, пока лишь выдвигаются теории. Похожие явления расширения при охлаждении были замечены и у других веществ, например, у галлия и кремния. попробую объяснить вкратце, не вдаваясь в подробности. В 2009 году японский физик Масакадзу Мацумото выдвинул теорию о возможном трехмерном расположении молекул воды с образованием микроструктур, которые изменяют свой объем за счет межмолекулярного пространства при колебаниях температур. А именно, на отрезке 0-4°C происходит явление сжатия воды и повышения плотности.
Изучение различных процессов и свойств воды продолжаются. Возможно, что совсем скоро мы узнаем об этой удивительной жидкости гораздо больше.
А вы купаетесь зимой?
Спасибо, что дочитали! Подпишитесь, если было интересно.