Jednym z najlepszych sposobów na ucieczkę przed upałem w letni dzień jest kąpiel w rzece, aby się ochłodzić. Ale kiedy pada, wszystko dzieje się na odwrót: woda w rzece wydaje się cieplejsza niż przy dobrej pogodzie.
Pozornym zjawiskiem jest „ocieplenie” wody w rzece podczas deszczu. Jeśli uzbroisz się w termometr i zmierzysz temperaturę wody przed i podczas deszczu, nie będzie możliwe wykrycie znaczącej różnicy.
Ocieplająca iluzja
Woda w rzece podczas deszczu wydaje się cieplejsza, nie dlatego, że tak naprawdę jest, ale w porównaniu z temperaturą powietrza. Deszczowi zawsze towarzyszy trzask zimna. Dzieje się tak z kilku powodów.
Bardzo często wraz z deszczem pojawia się zimny front atmosferyczny. Deszczowi może towarzyszyć wiatr. Obiektywnie wiatr nie obniża temperatury powietrza, ale wpływa na jego percepcję przez człowieka, unosząc warstwę nagrzanego powietrza z ludzkiego ciała.
Krople deszczu występują na dość dużej wysokości, gdzie temperatura powietrza jest znacznie niższa niż na powierzchni Ziemi, więc temperatura wody deszczowej również jest niska. Kiedy dotrą do ziemi, krople deszczu nie zdążą się nagrzać do takiego stopnia, że ich temperatura jest porównywalna z temperaturą powietrza, więc chłodzą powietrze.
Działanie któregokolwiek z tych czynników wystarcza do schłodzenia powietrza do tego stopnia, że w porównaniu z nim woda w rzece wydaje się cieplejsza.
Dlaczego woda utrzymuje temperaturę?
Kiedy pada, ochładza się powietrze, ale nie woda. Wynika to z dużej pojemności cieplnej wody. Pojemność cieplna to wielkość fizyczna, która wyraża stosunek ciepła odbieranego przez ciało do zmian jego temperatury. Na tej podstawie woda w przyrodzie nie jest „mistrzem”, ale jednym z „mistrzów” wśród różnych substancji. Pod względem pojemności cieplnej ustępuje tylko amoniakowi i wodorowi.
Tak wysoką pojemność cieplną, którą naukowcy nazywają nawet anomalią, tłumaczy specjalna struktura wody. Składa się z trójatomowych cząsteczek H2O, ale tylko niewielka część takich cząsteczek w ciekłej wodzie jest w stanie wolnym. Większość z nich łączy się w asocjaty - struktury przypominające kryształy kilku cząsteczek. Kiedy woda jest podgrzewana, wiązania wodorowe w asocjatach są zrywane. Proces ten wymaga dużej ilości energii, więc nie jest łatwo podgrzać wodę, ale będzie ona oddawać ciepło równie wolno.
Utrzymywanie temperatury wody w rzekach podczas deszczu to tylko jeden z przejawów wysokiej pojemności cieplnej wody. To właśnie ta właściwość pozwala wodzie chronić Ziemię przed katastrofalnymi zmianami temperatury, które mogą zniszczyć wszystkie żywe istoty.
