L’acqua: uno strano liquido  

Per i liquidi la variazione di volume al variare della temperatura non è lineare ed è rappresentata da una curva crescente. A causa della sua struttura molecolare fa eccezione l’acqua che presenta uno strano comportamento: fra 0°C e 4°C il suo volume invece di aumentare con la temperatura, diminuisce. Oltre i 4°C il comportamento è normale e segue la legge della dilatazione, come gli altri liquidi. L’acqua raggiunge quindi il suo volume minimo a 4°C; possiamo anche dire che l’acqua raggiunge a 4°C il minimo volume a parità di massa, cioè la sua massima densità.

L’anomalia dell’acqua ha un’importanza fondamentale dal punto di vista biologico, perché rende possibile la sopravvivenza degli animali e piante acquatiche anche nelle zone in cui il clima è molto caldo o molto freddo. Durante l’estate, le acque superficiali sono calde , ma sul fondo si accumulano strati di acqua con maggior densità , a circa 4° C, e tale si mantiene la temperatura delle acque profonde anche durante l’inverno. All’inizio dell’inverno le acque superficiali dei laghi si raffreddano e diventano più dense, perché  con il raffreddamento diminuisce il loro volume. Pertanto esse scendono verso il fondo, fino a che la temperatura  raggiunge i 4°C. Se la temperatura scende ulteriormente, il  volume aumenta, l’acqua diventa meno densa e  sale verso la  superficie (moti convettivi). In tal modo l’acqua che si accumula sul fondo dei laghi e dei mari non può trovarsi a temperatura inferiore ai 4°C. Se poi la temperatura esterna diminuisce ulteriormente, si forma uno strato superficiale di ghiaccio, che galleggia; anche l’acqua molto fredda (da 0°C a 3°C) resta in superficie, avendo densità minore di quella in profondità. Il raffreddamento dell’acqua può continuare, ma molto lentamente. Infatti, cessati i moti convettivi, la trasmissione del calore avviene dal fondo verso la superficie solo per conduzione e l’acqua  è un pessimo conduttore di calore. Tutto ciò fa si che, anche nei mari e nei laghi del Nord, solo la superficie possa congelare mentre in profondità rimane acqua liquida ad una temperatura accettabile per la sopravvivenza delle specie acquatiche.  

 

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