Qual'è il liquido più anomalo che vi viene in mente? Le risposte potrebbero essere molteplici, ognuno può citare diverse sostanze liquida che si comportano in modo bizzarro.In realtà, il liquido più curioso di tutti è quello che pochi di voi avanzerebbero come candidato.
E' apparentemente semplice nella sua complessità, è indispensabile alla nostra sopravvivenza, plasma la Terra quotidianamente e la rende un luogo abitabile: stiamo parlando dell'acqua.
E' apparentemente semplice nella sua complessità, è indispensabile alla nostra sopravvivenza, plasma la Terra quotidianamente e la rende un luogo abitabile: stiamo parlando dell'acqua.
L'acqua è inodore, insapore, pressochè incolore in molte condizioni. Appare in natura in tre stati: liquido, solido e gassoso.
L'acqua è diffusa in tutto l'universo: è stata rilevata acqua nelle nubi interstellari della Via Lattea e di altre galassie, dato che idrogeno e ossigeno sono probabilmente i gas più diffusi nel cosmo.
E' stata rilevata anche su altri pianeti o lune. Ad esempio:
- L'atmosfera di Marte contiene lo 0,03% di acqua
- Encelado è composto per il 91% da acqua
- L'atmosfera di Mercurio contiene il 3,4% di acqua
- Di recente l'acqua è stata scoperta sulla Luna
- Titano, Europa, Plutone e Caronte hanno ghiaccio d'acqua
- Le comete contengono spesso acqua.
E' forse l'elemento di base più importante per la vita sulla Terra, ed è considerata la condizione fondamentale per lo sviluppo di forme di vita su altri pianeti o lune. Non a caso un corpo umano adulto è composto per più della metà da acqua (dal 55% al 78%), e necessita di un approvigionamento costante di liquido per non morire.
Quello che però pochi sanno è che l'acqua rimane ancora un mistero per la scienza moderna. Benchè siano note molte delle sue proprietà, non si è ancora riusciti a spiegare totalmente alcuni dei suoi comportamenti anomali.
L'acqua ha più di 60 anomalie per le quali non si è ancora rusciti a trovare una spiegazione. Alcuni modelli che disegnano la possibile struttura dell'acqua contribuiscono a spiegarne solo alcune delle caratteristiche inusuali che la caratterizzano.
Il modello che spiega probabilmente più interrogativi sull'acqua è l'ipotesi che il liquido sia composto non da una struttura ordinata o disordinata di molecole, ma da due strutture molecolari differenti che coesistono allo stesso tempo: strutture tetraedriche, ed una "nuvola" di molecole disordinate.
Qui sotto riporto alcune delle proprietà curiose e anomale dell'acqua:
- La densità dell'acqua è maggiore a 4° C. Provate a buttare un cubetto di ghiaccio in un bicchiere d'acqua: se misurate la temperatura al livello del cubo, sarà intorno agli 0°C; sotto il cubo, circa 4°C, a causa della maggiore densità dell'acqua a quella temperatura.
- Per scaldare l'acqua occorre utilizzare una grande energia termica rispetto ad altri liquidi di pari densità.
- L'acqua è particolarmente difficile da comprimere.
- La velocità del suono nell'acqua aumenta fino una temperatura oltre i 74°C, oltre la quale ricomincia a decrescere.
- Ad alte pressioni, l'acqua diviene meno viscosa, e non più viscosa come altri liquidi.
- Aumentando la pressione, si aumenta anche l'espansione dell'acqua sottoposta a riscaldamento.
- L'acqua ha un punto di ebollizione stranamente elevato.
- L'acqua ha un punto di fusione insolitamente alto.
- Lo stato solido dell'acqua esiste in una molteplice varietà di cristalli e strutture amorfe, molto più di altri materiali.
- L'acqua liquida esiste anche a temperature davvero basse, e congela se riscaldata.
- L'acqua liquida può essere facilmente super-riscaldata. Il super-riscaldamento è un processo che porta la temperatura dell'acqua oltre il punto di ebollizione senza tuttavia farla bollire.
- L'acqua calda può congelare più velocemente dell'acqua fredda. E' chiamato Effetto Mpemba: il massimo effetti è ottenibile confrontando il congelamento di acqua a 35°C e a 5°C.
- L'acqua calda vibra più a lungo dell'acqua fredda.
- La densità del ghiaccio aumenta se riscaldato partendo da una temperatura di -203°C. Normalmente, i solidi si espandono e divengono meno densi se riscaldati.
- La pressione riduce il punto di fusione del ghiaccio, quando normalmente incoraggia una sostanza a diventare solida.
- L'acqua scaldata ad oltre 3.984°C diventa più densa.
- I suoni ad alta frequenza viaggiano più velocemente dei suoni normali, dato che queste frequenze fanno comportare l'acqua come se fosse un solido vetroso che un liquido.
- La conduttività elettrica dell'acqua raggiunge il suo massimo a 230°C
- L'acqua ha un'insolita elevata tensione superficiale.
- La superficie dell'acqua è più densa dell'acqua sottostante
Se volete un elenco delle anomalie con le relative teorie e spiegazioni: Anomalous properties of water
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2 commenti:
Molte di queste anomalie sono spiegabili se si considera la struttura dell'acqua... Le molecole di H2O formano tra di loro un particolare tipo di legame che si chiama legame ad idrogeno, che è un legame intramolecolare di tipo elettrostatico dovuto al fatto che l'atomo di idrogeno è legato all'atomo di ossigeno che è molto più elettronegativo. Si viene quindi a creare una polarità parziale sulla molecola dell'acqua che è cosi in grado di formare dei legami deboli con altre molecole d'acqua. L'ho spiegato molto velocemente in realtà il discorso è molto più lungo. Questo spiega molte cose come il punto di fusione ed ebolizione, la tensione superficiale, la capillarità, la densità massima a 4 gradi, la capacità termica. Cose come che la densità dell'acqua aumenta se scaldata 3984 gradi, è troppo tecnico per me ma credo che si siano trovate tante cose strane sull'acqua proprio perchè è il liquido più studiato, probabilmente anche l'alcol ha delle particolari caratteristiche se centrifugato a 5769 giri per minuto, ma nessuno si mette a farlo XD
Una curiosità se non fossimo fatti per oltre il 60% d'acqua la nostra temperatura corporea sarebbe di oltre 70 gradi in condizioni di riposo, questo perchè l'acqua ha una grande capacità termica è ci permette di dissipare il calore prodotto dalle nostre reazioni metaboliche.
Il problema pare proprio essere invece che la visione tradizionale del "semplice" legame ad idrogeno tra gli atomi che compongono una molecola di H2O non sia sufficiente a spiegare molte proprietà dell'acqua.
Il legame ad idrogeno sicuramente è parte della spiegazione, ma pare che sia anche dovuto alla molteplice struttura molecolare che l'acqua può assumere contemporaneamente:
http://www.newscientist.com/article/mg20527466.200-the-strangest-liquid-why-water-is-so-weird.html
http://www.ditadifulmine.com/2009/08/svelati-alcuni-misteri-dell-acqua.html
Da una parte strutture tetraedriche, dall'altra invece disordinate, che coesistono assieme e variano col variare di temperature, pressione e stato dell'acqua.
Questo contribuirebbe a spiegare alcuni dei comportamenti anomali dell'acqua, anche se non gella luce su altri.
Vediamo cosa ci riserva il futuro per quanto riguarda la ricerca sull'acqua :) Capire come funziona nei suoi aspetti più anomali contribuirebbe a dare un impulso gigantesco in molti settori della ricerca scientifica, oltre che nella vita quotidiana.
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