Πώς επηρεάζει η ψύξη τον όγκο της ουσίας;

Γενικά, η ψύξη προκαλεί τη μείωση του όγκου των περισσότερων ουσιών. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως θερμική συστολή. Εμφανίζεται λόγω της μείωσης της μέσης κινητικής ενέργειας των σωματιδίων καθώς μειώνεται η θερμοκρασία. Καθώς τα σωματίδια κινούνται πιο αργά, καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο, οδηγώντας σε μείωση του όγκου.

Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες εξαιρέσεις σε αυτόν τον κανόνα. Συγκεκριμένα, το νερό παρουσιάζει μια ασυνήθιστη συμπεριφορά γνωστή ως «ανωμαλία πυκνότητας» ή «ανωμαλία μέγιστης πυκνότητας». Στην περίπτωση του νερού, η πυκνότητα φτάνει την υψηλότερη τιμή του σε περίπου 4 ° C (39,2 ° F). Κάτω από αυτή τη θερμοκρασία, η πυκνότητα του νερού μειώνεται καθώς κρυώνει περαιτέρω, προκαλώντας πάγο που σχηματίζεται στους 0 ° C (32 ° F) για να επιπλέει σε υγρό νερό.

Στις περισσότερες άλλες ουσίες, η θερμική συστολή είναι μια γραμμική σχέση. Ο ρυθμός συστολής ανά μεταβολή της θερμοκρασίας μονάδας είναι γνωστός ως ο συντελεστής θερμικής διαστολής (CTE). Το CTE ποικίλλει για διαφορετικές ουσίες και αποτελεί θεμελιώδη ιδιοκτησία που χρησιμοποιείται για την κατανόηση και το σχεδιασμό συστημάτων που υποβάλλονται σε μεταβολές της θερμοκρασίας.