Závislost hustoty kapaliny na teplotě

Voda Kolébka života Nedovedeme si bez ní představit život na Zemi ale ani jinde ve vesmíru Za své podivuhodné vlastnosti vděčí několika fyzikálním vlastnostem

Zkoumání vlastností vody Zahříváme-li kapalinu Molekuly se začnou pohybovat rychleji Zvětšují se mezi nimi vzdálenosti Zvětšuje se objem kapaliny Tato vlastnost se využívá v kapalinových teploměrech

Pokus – výroba teploměru Zavařovací láhev s víčkem, ve kterém je otvor Do otvoru je vsunuté brčko, otvor okolo je utěsněný plastelínou Do lahve je nalitá obarvená voda až po okraj Láhev postupně ohřívej v rukou a ochlazuj v lednici, sleduj změny hladiny kapaliny

Co se děje při zvýšení teploty? Hmotnost (m) kapaliny se nezmění Objem (V) kapaliny se zvětší A protože platí vztah: Zmenší se hustota kapaliny

Rostoucí teplota – menší hustota Kapalina s větší teplotou má menší hustotu a stoupá vzhůru Toho se využívá například u vaření vody Vodu je nutné zahřívat u dna, protože zahřátá voda stoupá vzhůru a ke dnu klesá voda s nižší teplotou KDE JE TOPNÉ TĚLESO V RYCHLOVARNÉ KONVICI?? U DNA UPROSTŘED

Anomálie vody Roste-li teplota kapaliny, její hustota se zmenšuje To ovšem neplatí pro vodu při teplotě od 0°C do 4°C. Tuto výjimku nazýváme TEPLOTNÍ ANOMÁLIE VODY.

Vlastnosti vody Největší hustotu má voda o teplotě 4°C (přesně 3,98°C) Ve velkých rybnících a jezerech má voda u dna tuto teplotu v zimě i v létě Umožňuje proto rybám i dalším vodním živočichům přežít mrazy i horka Rybník v létě Rybník v zimě

Anomálie vody Slovo anomálie označuje nepravidelnost či odchylku od normálního stavu Úkol: voda v nádrži má teplotu od 15°C do 18°C Znázorni v náčrtku, jak je voda s různou teplotou v nádrži rozmístěna 18°C 17°C 16°C 15°C

Důsledek anomálie vody Její pevné skupenství – led – má menší hustotu než voda Téměř všechny ostatní látky mají naopak větší hustotu v pevném skupenství Proto led na vodě plave a izoluje ji od vnějšího chladu či mrazu

Je voda na jiných vesmírných objektech? Astronomové předpokládají, že na velkých měsících Jupitera a Saturnu jsou podpovrchové oceány Jsou chráněné vrstvami ledu silnými několik desítek metrů. Je možné, že zde budou dalšími sondami objeveny zárodky života Saturnův měsíc Enceladus Enceladus

Otázky a úkoly 1. Proč se nemůže do venkovních teploměrů použít voda? 2. Proč louže na rozdíl od rybníků mohou zamrznout celé a ne jen na povrchu?

Řešení 1. voda by při teplotách pod 0°C zamrzla – roztrhla by skleněnou trubičku vlivem anomálie by neukazovala správně ani v intervalu mezi 0°C a 4°C 2. Na rozdíl od rybníků a moří je hloubka louže příliš malá, a proto tenká ledová slupka na loužích neizoluje dostatečně zbytek louže od zamrzání.

Graf Podle následující tabulky zakresli graf závislosti hustoty vody na teplotě (na svislé ose zvol následující stupnici: 999,84; 999,86; 999,88; 999,90;….. 999,98) t (°C) 1 2 3 4 5 6 7 8 ρ (kg/m3) 999,899 999,940 999,964 999,972 999,901 999,848

Graf - řešení

Zápis Při zvýšení teploty kapaliny se zvětší její objem. Protože hmotnost se nemění, hustota kapaliny se zmenší. Výjimkou je voda. Její objem se při zvýšení teploty mezi 0°C a 4°C zmenšuje a hustota vody se zvětšuje. Hustota vody je proto při 4°C největší. Tato výjimka se nazývá teplotní anomálie vody.