De ce e apa atât de ciudată?
Eu trăiesc pe jumătate în apă, deci o cunosc bine. Pare cel mai banal lucru din lume. E, de fapt, una dintre cele mai ciudate substanțe cunoscute.
Molecula cu două urechi
O singură picătură de apă are aproximativ o mie cinci sute de miliarde de miliarde de molecule. Fiecare are un atom de oxigen și doi atomi de hidrogen, prinși ca două urechi: H₂O.
Oxigenul trage electronii spre el. Partea lui devine puțin negativă, iar urechile de hidrogen puțin pozitive. Așa, moleculele de apă se lipesc unele de altele, plusul uneia de minusul alteia. Aproape toate trucurile apei vin de aici.
Legăturile dintre molecule se numesc punți de hidrogen. Sunt slabe, dar sunt foarte multe și se fac și se desfac de miliarde de ori pe secundă. Din cauza lor, apa fierbe abia la 100 de grade. Molecule asemănătoare ca mărime, dar fără punți de hidrogen, sunt gaze la temperatura camerei.
Gheața care plutește
Aproape orice substanță e mai grea, la același volum, când e solidă decât când e lichidă. Apa face invers. Când îngheață, moleculele se așază într-o rețea cu goluri, ca un fagure, și ocupă cu aproximativ o zecime mai mult loc.
De aceea gheața plutește, iar o sticlă de apă uitată în congelator crapă. Iarna, lacurile îngheață doar la suprafață. Dedesubt, apa rămâne lichidă și peștii trăiesc liniștiți. Dacă gheața s-ar scufunda, lacurile ar îngheța de jos în sus.
Apa e cea mai grea pe la 4 grade Celsius. Mai rece de atât, începe deja să se așeze ca gheața și se ușurează. Așa că iarna, pe fundul unui lac adânc, apa stă aproape de 4 grade, iar cea mai rece urcă la suprafață și îngheață acolo.
Superputerile apei
Moleculele de la suprafață se țin strâns una de alta și fac un fel de piele. Se numește tensiune superficială. Insectele numite cizmari aleargă pe ea fără să se scufunde.
Apa dizolvă foarte multe substanțe: sare, zahăr, gaze. În ea se petrec reacțiile din corpul tău. Și se încălzește și se răcește greu. Marea ține căldura verii până iarna, de aceea Constanța are de obicei ierni mai blânde decât Bucureștiul.
Cum ajunge apa în vârful unui copac de 100 de metri? Nu doar urcând singură pe tuburi subțiri: așa ar ajunge doar câțiva centimetri sau metri. Frunzele lasă apa să se evapore, iar fiecare moleculă care pleacă o trage după ea pe următoarea, pentru că se țin strâns între ele. Coloana de apă e trasă de sus, ca o sfoară foarte lungă.
De ce e marea sărată
Ploaia cade pe pietre și dizolvă, foarte încet, puțină sare din ele. Râurile o duc spre mare. Acolo, Soarele evaporă apa, dar sarea rămâne. Apa curată urcă în nori și cade iar ca ploaie dulce, iar sarea se adună în mare de sute de milioane de ani.
Oceanul are aproximativ 35 de grame de sare într-un litru. Marea Neagră are, la suprafață, cam jumătate, pentru că Dunărea și alte râuri mari îi aduc multă apă dulce.
Fapt sau legendă?
„Gheața plutește pentru că are bule de aer în ea.”
„Apa pare albastră doar pentru că reflectă cerul.”
„Apa nu se consumă, doar se plimbă.”
Experiment: agrafa care plutește
Nu se știe încă
Se numește efectul Mpemba, după un elev din Tanzania care l-a observat în anii 1960, făcând înghețată. Unele experimente par să-l arate, altele nu: rezultatul depinde de vas, de congelator și de cum măsori. Un studiu atent din 2016 nu l-a găsit. Fizicienii încă se ceartă dacă există cu adevărat.
Testul lui Kokodel
- Ball P. H2O: A Biography of Water. Weidenfeld & Nicolson, 1999.
- U.S. Geological Survey. Water Science School.
- Cleeves L. I. et al. The ancient heritage of water ice in the solar system. Science, 2014.
- Burridge H. C., Linden P. F. Questioning the Mpemba effect: hot water does not cool more quickly than cold. Scientific Reports, 2016.