a) chuyển động dao động, b) chuyển động sóng, c) chuyển động khố
2.8. Những dị thường trong tính chất vật lý của nước Những dị thường mật độ Thông thường, mật độ của các chất giống
Những dị thường mật độ. Thông thường, mật độ của các chất giống nước giảm khi bị làm nóng lên. Nhưng mật độ của nước ngọt tăng khi nhiệt độ tăng từ 0 đên 4 oC và chỉ khi tiếp tục bị làm nóng mới giảm. Theo quan điểm của thuyết cấu trúc nước điều này được giải thích bởi sự tái sắp xếp
nhóm của các tổ hợp phân tử trong dải nhiệt độ này. Sự chuyển dần từ cấu trúc bốn cạnh “xốp” sang sự sắp xếp gọn hơn của các phân tử dẫn tới làm tăng mật độ. Nhưng khi các phân tử tiếp tục tăng cường chuyển động nhiệt, sẽ làm tăng những thể tích phi cấu trúc và do đó mật độ phải giảm. Sự thay đổi về cấu trúc như vậy xảy ra tại 4 oC.
Dị thường biến đổi thể tích tại điểm đóng băng. Thông thường, mật độ của các vật rắn cao hơn mật độ chất lỏng tạo thành khi chúng nóng chảy. Về phương diện này nước là một ngoại lệ. Khi đông cứng thể tích nước tăng lên khoảng 10 %. Vì vậy băng nổi trên mặt nước là một tính chất vật lý dị thường có ý nghĩa lớn đối với sự hình thành khí hậu trên Trái Đất.
Dị thường nhiệt dung. Thông thường, nhiệt dung của các vật tăng lên khi tăng nhiệt độ. Nhiệt dung riêng của nước khi bị làm nóng từ 0 đến 27 oC giảm (khoảng 1 %), còn khi làm nóng tiếp thì tăng giống như các vật khác. Điều này được giải thích là do sự làm nóng nước ở những nhiệt độ không cao phá hủy cấu trúc của nó. Trong đó một phần năng lượng phân tử dùng để duy trì sự liên kết trong mạng tinh thể được giải phóng và trở thành động năng của các phân tử, tức làm tăng nhiệt độ nước. Khi nhiệt độ cao hơn 27 oC, sự làm nóng nước chỉ đơn thuần làm tăng động năng của các phân tử, do đó nhiệt dung của các vật khi nhiệt độ tăng thì tăng lên một cách bình thường.
Dị thường nhiệt độđóng băng. Thông thường, khi tăng áp suất nhiệt độ đông cứng của các chất lỏng tăng lên. Điều này liên quan với sự giảm thể tích khi đông cứng, còn tăng áp suất thúc đẩy giảm thể tích. Nếu tăng áp suất lên 1,01105N/m2 (1 atm) nhiệt độ đông cứng giảm đi 0,007 oC, điều này được giải thích là do sự tăng thể tích nước khi nó đóng băng, còn tăng áp suất thì cản trở quá trình này.
Trong các điều kiện tự nhiên trên mặt Trái đất áp suất khí quyển biến đổi rất ít để dị thường nhiệt độ đóng băng có ý nghĩa thực tế. Tuy nhiên, trong các khối băng lớn ở các vùng cực, nơi độ dày của băng vĩnh cửu đạt tới một số kilômét đã tạo nên một áp suất lớn để cho tính chất dị thường này của nước được thể hiện rõ trong cấu trúc và độ dẻo của băng: nó bắt đầu chảy và
các khiên băng trườn xuống biển.