پرسش

باسلام
هنگامیكه آب در سطح دریاچه یخ می زند دمادرزیر یخها از4 درجه بایینترنمیرود.چرا؟

پاسخ

دمای آب در سطح زیرین دریاچه‌ها از 4 درجه پائینتر نمی‌رود: به این دلیل كه آب در این دما بیشترین چگالی را دارد و وقتیكه ماده‌ای بیشترین چگالی را داشته باشد، به زیر می‌رود. چگالی آب در این دما 1 گرم بر سانتیمتر مكعب است. هنگامی كه آب را تا دمای 4 درجه سانتیگراد سرد می‌كنیم، مانند هر ماده‌ی دیگری كه سرد می‌شود، حجم آن كاهش می‌یابد. اما با سردتر شدن آب و رسیدن دمای آن از 4 درجه به صفر درجه سانتیگراد، حجم افزایش یافته، و درنتیجه بنا به رابطه‌ی
حجم/ جرم = چگالی ، چگالی كاهش می‌یابد. انتظار داریم وقتی آب یخ می‌زند، حجم آن مانند بیشتر مایعهای دیگر كاهش یابد، زیرا در حالت جامد، مولكولها به یكدیگر نزدیكتر شده، حجم كمتری اشغال می‌كنند. اما اینطور نیست. وقتی آب یخ می‌زند، حجم آن باز هم كاهش یافته، چگالی آن كمتر می‌شود.
پس دما در سطوح زیرین دریاچه‌ها از 4 درجه كمتر نمی‌شود، زیرا اگر دما كمتر شود، یعنی چگالی آن كمتر می‌شود و درنتیجه به سطوح بالاتر می‌آید. در ضمن لایه‌ی یخی كه روی آب است مانند یك لایه‌ی عایق بوده و سبب می‌شود، سرما به لایه‌های زیرین نرسد و زیر آب گرم بماند.