Question

Почему в пресных водоёмах температура воды поло льдом +4°С?

Answer 1

Причиной всему одна из аномалий воды. Насколько всем известно, плотность пресной воды равна 1 г/см3 (или 1000 кг/м3). Однако это значение меняется в зависимости от температуры. Наибольшая плотность воды наблюдается при +4°C, при увеличении или уменьшении температуры от этой отметки, значение плотности понижается.

Что же происходит на водоёмах? С приходом осени, когда наступают холода, поверхность воды начинает охлаждаться и, следовательно, становиться тяжелее. Плотная поверхностная вода погружается на дно, а более глубинная — всплывает на поверхность. Таким образом, происходит перемешивание до тех пор, пока вся вода не достигнет температуры +4°C. Поверхностная вода продолжает охлаждаться, но плотность её теперь уменьшается, поэтому верхний слой воды остаётся на поверхности, и перемешивание уже не происходит. В итоге поверхность водоёма покрывается льдом, а глубинные воды охлаждаются очень медленно, только за счёт теплопроводности, которая у воды очень низкая. На протяжении всей зимы придонные воды могут сохранять свою температуру на уровне 4°C. С приходом весны и лета происходит обратный процесс, но глубинные воды опять же сохраняют свою температуру.

Благодаря этой интересной особенности сравнительно крупные водоёмы практически никогда не промерзают до дна, что даёт рыбам и прочим водным обитателям возможность выжить зимой.

Answer 2

Это связано со свойствами воды и ее плотностью. Вода имеет наибольшую плотность при температуре +4°С, и по мере охлаждения или нагревания ее плотность уменьшается. Когда пресная вода охлаждается до температуры +4°С, она начинает тонуть, и более холодная вода, которая находится над ней, начинает опускаться, и это приводит к перемешиванию воды. Этот процесс называется конвекцией.

При дальнейшем охлаждении, когда вода достигает температуры ниже +4°С, она начинает замерзать и превращается в лед. Однако, лед имеет меньшую плотность, чем вода, и поэтому он плавает на поверхности воды, а не опускается на дно, как делает вода при охлаждении до +4°С. Это позволяет создать изоляционный слой льда, который сохраняет тепло в воде и предотвращает ее замерзание на глубине.

Таким образом, температура +4°С является критической для пресных водоемов, поскольку она позволяет сохранять жизнь в воде в зимнее время и обеспечивает биологическое разнообразие в водных экосистемах.