اَبا اِباد

افزایش حجم آب با کاهش دما

افزایش حجم آب با کاهش دما

حالا که دیگر‌ تابستان تمام شده و کسی نیازی به یخ ندارد و خب البته، یخچال‌ها حالا دیگر خودشان یخ و آب سرد هم می‌سازند و لازم نیست کسی ظرف آب در یخچال بگذارد که یخ بزند. اما یک‌ زمانی در هر خانه‌ای چند تا از این ظرف‌های روحی (رویی یا از جنس روی) مثل این تصویر پیدا می‌شد که آن را پر از آب می‌کردند و در قسمت جایخی یخچال می‌گذاشتند که بعد که یخ زد، برای آب سرد از آن استفاده کنند. سطح این ظرف‌ها هم بعد از یخ زدن، طوری بود که تا ظرف را برمی‌داشتید، دستتان به دیواره‌ی ظرف می‌چسبید. امان از روزی که آدم مستقیما از این ظرف‌ها آب می‌خورد. آنوقت بود که لبش سریعا به لبه‌ی ظرف می‌چسبید و بعد جدا کردنش داستانی‌ داشت. همیشه هم می‌گفتند که آن را کامل پر از آب نکنید. چون حجم آب با یخ زدن، به جای اینکه کاهش یابد، افزایش می‌یابد. اینطوری با این افزایش حجم، آب از بالای ظرف بیرون می‌ریخت و دور ظرف را تا پایین می‌گرفت. بعد از یخ زدن، ظرف به کف جایخی می‌چسبید و جدا کردن آن مکافاتی داشت.

اما این یک‌ خاصیت عجیب آب است. آب بین دمای چهار درجه‌ تا صفر درجه‌ی سانتیگراد، با کاهش دما حجمش افزایش پیدا می‌کند. این برخلاف چیزی‌ست که ما به طور‌ معمول انتظار داریم. چون وقتی دمای یک مایع کاهش می‌یابد، مولکول‌های آن به هم نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوند. هرچقدر هم دما را کاهش دهید، این مولکول‌ها بیشتر به هم نزدیک می‌شوند. پس ما انتظار نداریم که آب با کاهش دما حجمش افزایش پیدا کند و از ظرف روحی داخل جایخی بیرون بریزد. بلکه برعکس فکر می‌کنیم که با کاهش دما، حجم آب کم شود. اما طبیعت که برای انتظار ما تره هم خرد نمی‌کند و کار خودش را می‌کند. این ما هستیم که باید فکرمان را با طبیعت تطبیق دهیم و طبیعت هیچوقت خودش را با فکر ما و پیش‌بینی ما تطبیق نمی‌دهد.

حالا هم باید بپرسیم که در سطح مولکولی یا حتی اتمی چه اتفاقی می‌افتد که حجم آب، با کاهش دما، به جای‌ اینکه کاهش یابد، افزایش می‌یابد؟

یک ظرف روحی پر از آب را تصور کنید. مولکول‌های آب درون این ظرف، در حالت مایع می‌توانند آزادانه به اینور و آنور حرکت کنند. می‌توانند از طریق نوع خاصی از پیوند به هم بچسند و باز از هم جدا شوند. خلاصه هر کاری دلشان می‌خواهد می‌کنند. حالا فکر کنید که ظرف روحی را داخل جایخی گذاشتیم. این مولکول‌های آب با سرد شدن، کم کم انرژی‌شان را از دست می‌دهند و به یکدیگر نزدیک می‌شوند. اما به جای اینکه به صورت نامنظم به هم نزدیک شوند، یک شبکه‌ی منظم کریستالی را می‌سازند. اما این شبکه‌های کریستالی دیگر نمی‌توانند مثل حالت مایع به هم نزدیک شوند. شما این حالت را در خوابگاه دانشجویان یا سربازان می‌بینید. مثلا شما می‌توانید صد سرباز را درون یک خوابگاه قرار دهید که با هم زندگی کنند. اما نمی‌توانید بیست خانواده‌ی پنج نفره را درون همان خوابگاه قرار دهید. چون هر خانواده به فضای خاص خودش نیاز دارد و نمی‌تواند با خانواده‌های دیگر مخلوط شود.

مولکول‌های آب در حالت مایع شبیه همان سربازان هستند، اما‌ وقتی کریستال تشکیل می‌دهند، مانند آن خانواده‌ها، هر شبکه‌ی کریستالی فضای خودش را دارد و به همین خاطر، با تشکیل این کریستال‌ها حجم آب افزایش می‌یابد. به قول سعدی، ده درویش (مولکول‌های آب) در گلیمی بخسبند و دو پادشه (کریستال‌های آب) در اقلیمی نگنجند.

– اَبا اِباد

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *