Home » Articole » Articole » Știință » Fizica » Experiențe » Experimente de fizică: Stratificarea și amestecarea apei în funcție de temperatură

Experimente de fizică: Stratificarea și amestecarea apei în funcție de temperatură

Lac înghețat

Temperatura este un factor abiotic important în ecosistemele din ape, deoarece temperaturile interne ale corpurilor sunt definite de sistemul înconjurător. Apa poate fi încălzită sau răcită prin radiație la suprafață și prin conducție către sau dinspre aer și substratul înconjurător. Iazurile de mică adâncime au adesea un gradient de temperatură continuu, de la ape mai calde de la suprafață la ape mai reci de la fund. În plus, fluctuațiile de temperatură pot varia foarte mult în aceste sisteme, atât diurne, cât și sezoniere.

Regimurile de temperatură sunt foarte diferite în lacurile mari. În regiunile temperate, de exemplu, odată cu creșterea temperaturii aerului, stratul de gheață format la suprafața lacului se rupe, lăsând apa la aproximativ 4 °C. Aceasta este temperatura la care apa are cea mai mare densitate. Pe măsură ce sezonul avansează, temperaturile mai calde ale aerului încălzesc apele de suprafață, făcându-le mai puțin dense. Apele mai adânci rămân reci și dense datorită penetrării reduse a luminii. Pe măsură ce începe vara, se stabilesc două straturi distincte, cu o diferență atât de mare de temperatură între ele încât rămân stratificate. Zona cea mai joasă din lac este cea mai rece și se numește hipolimnion. Zona caldă superioară se numește epilimnion. Între aceste zone este o bandă de schimbare rapidă a temperaturii numită termoclină. În timpul sezonului rece de toamnă, căldura se pierde la suprafață și epilimnionul se răcește. Când temperaturile celor două zone sunt suficient de apropiate, apele încep să se amestece din nou pentru a crea o temperatură uniformă, un eveniment numit ”amestecarea” lacului. În timpul iernii, stratificarea inversă are loc pe măsură ce apa de lângă suprafață se răcește și îngheață, în timp ce apa mai caldă, dar mai densă rămâne aproape de fund. Se stabilește o termoclină, iar ciclul se repetă.

Dotare

Pentru a exemplifica acest fenomen avem nevoie de:

  • Două borcane
  • Apă
  • Colorant alimentar

Instrucțiuni

  1. Adăugați apă într-un borcan. Adăugați câteva picături de colorant alimentar albastru și amestecați bine. Răciți la frigider peste noapte.
  2. Încălziți un al doilea borcan plin pe trei sferturi cu apă până începe să clocotească. Adăugați câteva picături de colorant alimentar galben și amestecați bine.
  3. Turnați încet apă rece din borcanul de la frigider în apa fierbinte. Asigurați-vă că turnați foarte încet și de-a lungul peretelui borcanului, astfel încât să existe o amestecare minimă. Ar trebui să vedeți că se formează două straturi. Cronometrați cât durează cele două straturi să se unească treptat pentru a forma un singur strat verde.

Explicație

Schimbarea temperaturii apei afectează densitatea acesteia. Când apa se încălzește, moleculele ei vibrează și spațiul dintre ele crește, rezultând o densitate mai mică. Pe măsură ce apa se răcește, moleculele sale încetinesc și se apropie. Acest lucru face apa mai densă. Apa răcită din experimentul nostru s-a dus la fund deoarece avea o densitate mai mare decât apa încălzită. A devenit verde atunci când temperaturile celor două straturi se apropie la suprafața de separare.

În natură, acest fenomen este responsabil pentru un proces numit „amestecare”. Scufundarea apei mai reci și ridicarea apei mai calde fac ca straturile unui lac să se amestece, permițând dispersarea nutrienților precum oxigenul. Deci, de ce un lac nu îngheață complet de jos în sus? Densitatea apei continuă să crească până când ajunge la îngheț, dar apoi densitatea ei se schimbă din nou. Gheața este mult mai puțin densă decât apa lichidă, așa că orice apă care îngheață se ridică la suprafață. Gheața formează un strat izolator pe suprafața lacului, astfel încât lacul rămâne lichid dedesubt, permițând vieții vegetale și animale să supraviețuiască pe timpul iernii.

Fizica atomică și nucleară fenomenologică
Fizica atomică și nucleară fenomenologică

Cartea abordează bazele fenomenlogice din fizica atomică, fizica nucleară, radioactivitatea, fizica particulelor, fisiunea, fuziunea și energia nucleară. Conținutul oferă o perspectivă modernă a domeniului, simultan cu o retrospectivă istorică a dezvoltării sale. Fiecare capitol pune accent pe explicațiile fizice ale … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $3.99$8.49 Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Fizica fenomenologică - Compendiu - Volumul 1
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1

Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $9.99$35.00 Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Materia: Solide, Lichide, Gaze, Plasma
Materia: Solide, Lichide, Gaze, Plasma – Fenomenologie

O perspectivă contemporană asupra materiei, care ia în considerare toate entităţile ştiinţifice observabile, cu accent pe fenomene. În principiu, definiţia materiei se limitează la astfel de entităţi explorate de fizică. În funcţie de condiţiile termodinamice diferite, cum ar fi temperatura … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $3.99 Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *