Çoğu madde ısıtıldığında genleşir ve soğutulduğunda büzülür. Bu etki özellikle gazlarda belirgindir, ancak sıvılar ve katı cisimler için de geçerlidir. Buna iyi bir örnek, bir balonun içindeki havadır: soğuk havalarda açık pencereden büzülür ve hatta ısıtıcı yüksek seviyeye getirildiğinde patlayabilir.
Moleküller Daha Fazla Alana İhtiyaç Duyar
Bunun nedeni moleküllerde yatmaktadır: Bir cisim veya gaz ne kadar ısınırsa, yani ne kadar çok enerji sağlanırsa, içindeki moleküller o kadar hızlı hareket eder. Sonuç olarak, çok daha sık ve daha yoğun bir şekilde çarpışırlar ve daha fazla alana ihtiyaç duyarlar – gaz moleküllerinin bir balonun kabuğuna uyguladığı basınç artar. Aynı basıncı korumak için daha büyük bir hacim gerekir ve malzeme genişler.
Bununla birlikte, su farklı davranır: soğutulduğunda, hacmi yaklaşık dört santigrat dereceye düşer. Hala beklendiği gibi. Ancak bu sıcaklığın altında su tekrar genleşir. Bu nedenle yoğunluğu yaklaşık dört derecede en yüksektir. Bu özellik, suyun yoğunluk anomalisi olarak bilinir.
Ama bu anormallik nereden geliyor? Yine moleküller sorumludur: Bir su molekülü, iki hidrojen atomu ve bir oksijen atomundan oluşur – dolayısıyla kimyasal formül H2O'dur. Ancak bu atomlar su molekülündeki elektronları farklı derecelerde çekerler. Bu, hidrojen üzerinde biraz pozitif bir yük merkezi ve oksijen üzerinde negatif bir yük merkezi oluşturur. Su molekülleri buluştuğunda, birinin hidrojen atomları diğerinin oksijen atomlarına çekilir ve kendilerini orada hizalanır – sözde hidrojen bağları oluşur.