ما هي درجة تجمد الماء

بواسطة: - آخر تحديث: ١٢:٠٣ ، ٢١ يونيو ٢٠٢٠
ما هي درجة تجمد الماء

الماء

لا شكَّ أنكَ تُحبّ شُرب الماء والشّعور بالارتواء خاصّة بعد أن تتعرّض لأشعّة الشّمس الحارّة في الصّيف، ومن المعلوم أنّ استمتاعكَ بالماء لا يقتصر على شّربه، فقد تُحبّ السّباحة في الأيّام شديدة الحرّ بهدف التّبريد عن نفسك ولتشعر بالانتعاش؛ إذ يُعدّ الماء من أهم العناصر فهو الذي يمد الأرض والكائنات الحية بالحياة، وهو مادة تتكون من عناصر كيميائية؛ الهيدروجين والأكسجين ويوجد الماء في حالاته الثلاث الغازية، والسائلة، والصلبة.

يعدّ الماء واحدًا من أكثر المركبات وفرة وضرورة على هذه الأرض، وهو سائل عديم اللون والرائحة إذا كان في درجة حرارة الغرفة، ولديه قدرة على إذابة العديد من المواد الأخرى، ويُعتقد أن الحياة نشأت في المحاليل المائية لمحيطات العالم، وتعتمد الكائنات الحية على هذه المحاليل؛ كالدم وعصائر الهضم في عملياتها البيولوجية.[١]

يوجد الماء على شكل جزيئات ويتكوّن كل جزيء منه من ذرتين هيدروجين متصلتين بذرة واحدة من الأكسجين، وبناءً على هذا تكون صيغته الكيميائية H₂O، ويعدّ من العناصر المهمة لأنّه يُغطي أكثر من 70% من سطح الأرض، ويوجد بشكل أكبر في المحيطات، والبحيرات، والبحار، والأنهار، كما أنّ حوالي 60% من جسم الإنسان البالغ يتكون من الماء؛ إذ يقوم داخل جسمه بالعديد من الوظائف كإذابة العناصر الغذائية الحيوية في مجرى الدم ونقلها إلى الخلايا، كما أنّه مسؤول عن تنظيم درجة حرارة الجسم، وإذابة فضلاته، وحماية الأنسجة، والمفاصل، والحبل الشوكي لديه.[٢]


ما هي درجة تجمد الماء؟

يصل الماء إلى التجمّد ويصبح جليدًا عند صفر درجة مئوية، ونقول غالبًا أنّ درجة الحرارة أقل من التجمّد أيّ أقل من الصفر عندما نصف الحرارة شديدة البرودة، وهذا التشبيه عرضي، لأنّ مقياس الدرجة المئوية حُدِد في البداية مع تحديد الصفر على أنّه النقطة التي يتجمّد عندها الماء، ولكن إذا نظرنا إلى حالة ذوبان الجليد، فإنّه يحدث عند صفر درجة مئوية أيّ بمجرّد أن يصل الجليد إلى درجة الصفر يبدأ بالذوبان، لأنّ عملية التجمّد مختلفة نوعًا ما؛ إذ يُمكنكَ تبريد الماء النقي بسهولة بعيدًا عند درجة الصفر مئوية والبقاء في الحالة السائلة، ونُسمي هذا الماء بالماء المبرّد، وهذا لأنّ جزيئات الماء تتنافر حتى تحت الصفر المئوي ففي حالات معينة قد يبقى الماء بالحالة السائلة حتى تحت درجة الصفر المئوية.[٣]


ما هي درجة غليان الماء؟

يصل الماء إلى درجة الغليان عند الدرجة 100 مئوية، أيّ ما يعادل 212 درجة فهرنهايت عند الضغط الجوي 1، ومثلما أنّ درجة تجمد الماء غير ثابتة، ولها بعض الظروف والاستثناءات، فدرجة الغليان أيضًا غير ثابتة، وتعتمد على الضغط الجوي الذي يتغيّر مع الارتفاع عن سطح البحر؛ إذ يغلي الماء عند درجات حرارة منخفضة عن 100 درجة مئوية، كلّما وجد على ارتفاعات أعلى، ويغلي عند درجة حرارة أعلى عند زيادة الضغط الجوي أيّ عند النزول إلى مناطق ذات مستوى منخفض عن سطح البحر، وتعتمد درجة غليان الماء أيضًا على درجة نقائه، فالماء الذي يحتوي على شوائب كالملح مثلًا، يغلي عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة غليان الماء النقي، وتُسمى هذه الظاهرة بارتفاع نقطة الغليان.[٤]


خصائص الماء

يتمتع عنصر الماء ببعض الخصائص الفريدة، إليكَ أبرزها:[٥]

  • الماء يجذب الجزيئات القطبية الأخرى: إنّ قطبية الماء تجعله جاذبًا لجزيئات الماء الأخرى؛ إذ تجمع روابط الهيدروجين في الماء جزيئات الماء الأخرى ما يُسبب تماسك الماء، كما أنّ للماء توتر سطحي وهذه الخاصية هي نفسها التي تفسّر السماح لبعض الحشرات بالسير على الماء.
  • الحرارة العالية النوعية للماء: هي المسؤولة عن تعديل درجة الحرارة، وهي كمية الطاقة التي تُمتص أو تُفقد بغرام واحد من مادة ما لتغيير درجة الحرارة بمقدار درجة مئوية واحدة، فبما أنّ الماء يحتاج إلى الكثير من الروابط الهيدروجينية، فإنه يحتاج بالمقابل إلى الكثير من الطاقة لتفكيك هذه الروابط، وإنّ تفكيكها سيسمح لجزيئات الماء بالتحرّك بحرية، وبالتالي درجة حرارة أعلى، وهذه الخاصية هي التي تساعد الكائنات الحية في الحفاظ على درجة حرارة معتدلة.
  • ارتفاع حرارة تبخّر الماء: هذه الخاصية هي أيضًا مسؤولة عن ضبط درجة الحرارة واعتدالها، وهي كمية الطاقة الحرارية اللازمة لتغيير غرام واحد من السائل إلى الغاز، ويحتاج الماء أيضًا إلى الكثير من الطاقة لكسر الروابط الهيدروجينية، ويؤدي تبخر الماء عن السطح إلى تأثير التبريد، وهذا ما يحدث لنا عندما نشعر بالحرارة أو عندما تكسر الطاقة الروابط الكيميائية داخل أجسامنا، فإننا نتعرق كأثر على التبريد.
  • انخفاض كثافة الجليد: تشكل الروابط الهيدروجينية لجزيئات الماء بلورات ثلجية في درجات الحرارة الباردة؛ إذ تكون روابط الهيدروجين أكثر استقرارًا وستحافظ على شكلها الأشبه بالبلورات، كما أن الثلج وهو الشكل الصلب للماء أقل كثافة من الماء السائل بسبب تباعد الروابط الهيدروجينية وهذه الكثافة المنخفضة هي التي تسمح للجبال الجليدية بالطفو على المياه وهذا هو السبب في تجمّد الجزء العلوي من البحيرات فقط.
  • قطبية الماء عالية: إنّ الماء جزيء قطبي يتمتع بمستوى عالٍ من القطبية والجاذبية للأيونات والجزيئات القطبية الأخرى، فيمكن أن يشكل الماء روابط هيدروجينية تجعله مذيبًا قويًا، وتحدث هذه الظاهرة بسبب انجذاب جزيئات الماء إلى جزيئات أخرى تحتوي على شحنة كاملة، ولهذا يذوب الملح في الماء.


سؤال وجواب

لماذا تتعرّق زجاجات المياه الباردة؟

تتعرّق زجاجات المياه الباردة، لأنّها تعدّ مصدر تبريد لبخار الماء في الهواء المحيط بالزجاجة، فعندما ينسكب الماء البارد في زجاجة ما، يبرد الهواء الدافئ حولها، ويتكاثف بعض بخار الماء في ماء السائل، فيُشكّل القطرات المائية على سطح الزجاجة الخارجي.[١]

لِمَ الماء أزرق اللون؟

من خصائص الماء أنّ لا طعم له ولا لون، ولكننا نرى الماء بلون أزرق، وهذا لسببين الأول أن الماء يبدو شفافًا في كميات صغيرة منه، ولكن في الحقيقة الماء له لون أزرق بسبب امتصاصه الطفيف للضوء عند أطوال موجية حمراء، والسبب الآخر يرتبط بالكميات الكبيرة من المياه؛ كالبحار والبحيرات التي تظهر باللون الأزرق في الأيام الصافية، لأنّها تعكس لون السماء الأزرق، بينما تميل إلى اللون الرمادي في الأيام الغائمة.[١]

متى يصبح الماء أكثر كثافة؟

عند حوالي 4 درجات مئوية، يصل الماء السائل إلى أعلى كثافة له، وعندما يكون جليدًا يُصبح أقلّ كثافة ممّا لو كان سائلًا، أيّ يطفو على سطح المياه السائلة، لأنّه أقل كثافة منها، وعندما يذوب الثلج يغرق ببطء في الماء السائل، ويعود لحالته السائلة.[١]


المراجع

  1. ^ أ ب ت ث "Water", britannica, Retrieved 18-6-2020. Edited.
  2. "What is water?", bbc.co, Retrieved 18-6-2020. Edited.
  3. "At what temperature does water freeze?", yourweather, Retrieved 18-6-2020. Edited.
  4. "What Is the Boiling Point of Water?", thoughtco, Retrieved 18-6-2020. Edited.
  5. "5 Properties of Water", owlcation, Retrieved 18-6-2020. Edited.