ما هي نقطة انصهار الجليد ؟، يعرف الجليد علميًا بأنه ماء في حالته الصلبة المتجمدة، ويتحول الماء من حالته السائلة الطبيعية إلى الحالة الصلبة عندما تنخفض درجة الحرارة ، ويصل إلى أقل من الصفر درجة مئوية، ولهذا السبب نستعرض اليوم مقدار نقطة انصهار الجليد وكل ما يتعلق بها ويعتمد الأساس العلمي لذوبان الجليد على درجات الحرارة التي تتعرض لها قطعة من الجليد، ويبقى الجليد في حالته الصلبة المتجمدة طالما بقيت درجة الحرارة أقل من صفر درجة مئوية فتابعونا.
درجة انصهار الجليد
- يمكن تحويل حالة الماء من هذه الحالة عن طريق تغيير درجة الحرارة ، وذوبان الجليد هو تحوله من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة ، على عكس عملية التجميد.
- عندما يوضع الجليد في ضوء الشمس المباشر ، فإن هذا يتسبب في ارتفاع درجة حرارته ، ويفقد القوة التي تربط جزيئاته ، المسؤولة عن خاصية تجميد الماء.
- وتنكسر تلك الروابط القوية بين الجزيئات ، ويفقد الماء خاصية التجميد ، وبسبب الحرارة ، يتحول إلى حالة ماء سائل.
- يذوب الجليد عند نفس درجة تجمد الماء ، وهي صفر درجة مئوية أو مئوية ، وتبلغ درجة انصهار الجليد حوالي 333500 جول لكل كيلوغرام من الجليد.
- بعد أن تعرف نقطة انصهار الجليد ، يجب أن تعلم أن الجليد هو الماء في حالته الصلبة ، والجليد موجود في مناطق شاسعة من الكرة الأرضية ، وأشهر هذه الأماكن هو القارة القطبية الجنوبية التي يكسوها الجليد بالكامل. .
- ينتشر الجليد أيضًا في بعض المواسم شديدة البرودة في بعض البلدان القريبة من القطبين ، بما في ذلك روسيا وأوكرانيا وأيسلندا وشمال كندا ودول أخرى تشتهر بالأمطار الجليدية.
- ينتشر الجليد أيضًا على قمم الجبال الشاهقة ؛ ويرجع ذلك إلى قلة درجات الحرارة على قمم هذه الجبال بالنسبة لمنحدراتها ، مما يؤدي إلى تجمد المياه الجوفية في هذه المناطق ، وتساقط الثلوج عليها ، مثل قمة إيفرست.
خصائص الجليد والتأثيرات الجيولوجية
الجليد مادة صلبة ، غير مستقرة ، عديمة اللون ، بلورية ، شفافة يمكن رؤيتها بسهولة. يتبلور في نظام سداسي. لديها العديد من الروابط القوية بين جزيئات الماء:
- ترتبط جزيئات الماء بهذه الروابط القوية ، لذلك يحافظ الجليد على درجة حرارته منخفضة جدًا ، ويبقى الماء في حالته الصلبة ، والطريقة الوحيدة لكسر هذه الروابط هي رفع درجة حرارة الجليد.
- يتمدد الماء عند التجمد ، ويصبح حجم الجليد المتكون أكبر من حجم الماء في الحالة السائلة قبل التجميد ، حيث يصل الوزن النوعي للثلج إلى 0.9168 نيوتن ، بينما الوزن النوعي للماء في الحالة السائلة ، بنفس الدرجة ، هو 0.9998 نيوتن.
- وبالتالي ، فإن كثافة الجليد بشكل عام أقل من كثافة الماء ؛ هذا هو السبب في أننا نلاحظ أن الجليد يطفو على الماء في المناطق القطبية المتجمدة.
- فعندما يدخل الماء في شقوق وثقوب في الصخور المختلفة ، ثم يتجمد داخلها ، يؤدي ذلك إلى تدمير هذه الصخور ، حيث يتمدد الماء ويشوه أشكال الصخور.
- يحدث الاستبدال والاستبدال في المسطحات المائية الصغيرة مثل البحيرات والمسطحات المائية وبعض الأنهار الصغيرة ، حيث يتجمد جزء من الماء بسبب انخفاض درجة حرارته ثم ينزل إلى القاع ويستبدل ببعض الماء الساخن من القاع.
- كما أن الماء الذي يرتفع إلى السطح يتعرض بدوره للتجمد ، وهكذا دواليك حتى تتحول هذه البحيرات والأنهار إلى الجليد من الأعلى إلى الأسفل بهذه الطريقة الفريدة.
كثافة الجليد أقل من الماء
للماء بعض الخصائص العامة التي تختلف عن باقي السوائل ، حيث أن كثافته غير طبيعية وغير ثابتة ، لذلك فهو أعلى قيمة لكثافة الماء في حالته السائلة وليس في الحالة الصلبة الجليدية:
- تتغير كثافة الماء نتيجة التغير في درجة الحرارة التي يتعرض لها ، أو التي تكتسبها البيئة الخارجية ، لكن كتلته تظل ثابتة ، وكذلك السعة أو المساحة التي يشغلها الماء بالزيادة أو النقصان.
- تزداد درجة اهتزاز جزيئات الماء مع زيادة درجة حرارتها ، وتمتص كميات كبيرة من الطاقة الحرارية بداخلها ، مما يزيد المسافة بين جزيئات الماء.
- وبالتالي ، فإن السوائل الأكثر سخونة تكون أقل كثافة من المواد الصلبة ذات درجة الحرارة المنخفضة ، لكن الماء يختلف حيث يتم استبدال هذا التأثير بروابط هيدروجينية.
- تربط هذه الروابط جزيئات الماء مع كل جزيء مرتبط بـ 3.4 من الجزيئات المحيطة ، وعندما يصل الماء إلى حالة التجمد ، تتبلور جزيئاته من خلال النظام البلوري السداسي ، في تصلب وترتبط بقوة ، لكن المسافة بين الجزيئات تزداد .
- الكثافة هي خاصية لكل مادة ، وتعتبر كتلة وحدة حجم هذه المادة ، وتقاس بالجرام لكل مليلتر ، أو لكل سنتيمتر مكعب ، ويعبر عنها رياضياً بالعلاقة: الكثافة = الكتلة ÷ الحجم.
- على سبيل المثال ، إذا كانت لدينا كمية من الماء ، وقمنا بقياس كتلتها ووجدناها 100 جرام ، وكذلك حساب حجمها وكان 100 ملليلتر ، في هذه الحالة الكثافة = 100 جرام 100 ملليلتر = 1 جرام لكل ملليلتر.
كيف يتكون الجليد؟
توجد طاقة كامنة داخل الماء تجعل جزيئاته قادرة على التحرك بشكل مستمر ومستمر ودائم في الحالة السائلة الطبيعية ، وتتجاوز هذه الطاقة الطاقة الموجودة في جزيئات الماء في حالتها الصلبة:
- يؤدي هذا إلى تحرك الجزيئات بشكل أسرع وأقوى في الحالة السائلة ، وبحرية أكبر مما كانت عليه في الحالة الصلبة ، وهذا يتسبب في انتشارها في الفضاء الذي يحتوي على الماء.
- عندما يبرد الماء ، تقل هذه الطاقة بين الجزيئات ، وهذا يجعل حركتها تنخفض تدريجياً مع انخفاض درجة الحرارة.
- عندما تصل درجة حرارة الماء إلى صفر درجة مئوية ، وهي نقطة تجمد الماء ، تلتصق الجزيئات ببعضها البعض.
- تكاد الجزيئات غير قادرة على الحركة في هذه الحالة ، مما يتسبب في تصلب الماء ، وتحويله إلى جليد ، وتصبح حركة الجزيئات غير مرئية للعين المجردة.
الحرارة الكامنة للانصهار
نقطة الانصهار هي درجة الحرارة التي تتغير فيها المادة من حالتها الصلبة المجمدة إلى حالة سائلة أكثر:
- تذوب المواد الصلبة البلورية النقية في درجات حرارة مختلفة اعتمادًا على الروابط بين جزيئاتها ، في ظل الظروف القياسية لضغط الحرارة والرطوبة.
- عندما تتعرض مادة صلبة لمصدر للطاقة الحرارية لفترة معينة من الزمن بشكل ثابت ومنتظم ، نلاحظ تحول المادة إلى حالة سائلة ، ثم تستقر درجة حرارة المادة ، حتى تتحول المادة إلى حالة سائلة.
- السبب الحقيقي وراء توقف درجة حرارة المادة الصلبة عن الزيادة هو أنها تمتص هذه الحرارة ليتم استهلاكها في تحويل المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة ، فلا يتبقى منها شيء لزيادة درجة حرارة المادة من أجل الأجزاء المميعة.
- ينتهي هذا التوقف عندما تتحول المادة بأكملها إلى حالة سائلة ، وبعد ذلك مع تعرض المادة لمزيد من الطاقة الحرارية ، نلاحظ زيادة في درجة حرارتها بشكل طبيعي مرة أخرى.
- الحرارة الكامنة لانصهار أي مادة هي كمية الطاقة الحرارية الكافية لتحويل غرام واحد من هذه المادة من حالتها الصلبة إلى حالتها السائلة ، وهي خاصية مميزة تختلف من مادة إلى أخرى.
- يحتاج الثلج إلى حوالي 80 سعرًا حراريًا لإذابة جرام واحد منه وتحويله إلى ماء سائل ، لذلك يستخدم الثلج في مبردات الطعام ؛ لأن نقطة الانصهار الكامنة كبيرة لذا فهي تحافظ على البرودة لأطول فترة ممكنة.
- عندما يتجمد الماء ويتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ، فإنه يفقد حرارته أثناء عملية التحول التي تحدث ، وهذه الحرارة تساوي في الكمية الحرارة التي يحتاجها الجليد ليذوب.
- تتأثر درجة انصهار المواد بشكل عام بعدة عوامل منها الضغط الجوي الذي كلما ارتفعت درجة انصهارها تزداد درجة الحرارة المطلوبة لتحويل هذه المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
- وهناك عامل آخر يؤثر في تحديد درجة انصهار المادة ودرجة الحرارة والطاقة المطلوبة لإتمام عملية انصهار هذه المادة ، وهذا العامل هو نقاء المادة ، وخلوها من الشوائب ، الرواسب التي تعكرها وتؤثر على تركيبتها الفيزيائية.
- يؤثر تعقيد التركيب الكيميائي للمادة على درجة انصهارها ، في مادة تتكون من عنصر ذري واحد يحدث فيه الانصهار بسلاسة وبشكل متجانس.
- أما المادة التي تحتوي على مزيج من عدة عناصر مشتركة معًا في تكوين جزيء مادة ، فإنها تندمج في اندماج غير متجانس ، وقد اعتمد الباحثون على هذه الفكرة العلمية لمعرفة درجة نقاء المواد.
يتم ذلك عن طريق إذابته عدة مرات. إذا كانت نقطة انصهارها ثابتة في كل مرة، تكون المادة نقية، ولكن إذا تغيرت نقطة انصهارها في كل مرة ، فهي ليست نقية وهكذا، فقد تعرضنا للخصائص الحرارية للماء من خلال مقال عن مقدار نقطة انصهار الجليد.؟ ونعرف مقدار نقطة انصهار الجليد.