درجة تجمد الماء في النظام الدولي

ماء

  • الماء هو شريان الحياة للأرض لأنه يغطي 71٪ من سطح الأرض ، ولأنه جزء من تكوين جميع الكائنات الحية ، فهو مسؤول عن جميع العمليات البيولوجية.
  • هو مركب له الصيغة الكيميائية H2O ويتكون من ذرة أكسجين واحدة وذرتين هيدروجين ، ومن خصائص الماء أنه شفاف ، عديم اللون ، عديم الطعم والرائحة ، وهو مذيب رائع لمعظم المركبات.
  • كما يعتبر وسيطًا للعديد من التفاعلات ، حيث تزداد أهمية الماء في حياة الإنسان لتشمل جميع جوانب حياته ، وهناك حاجة إلى الكثير من البحث لدراسة جميع القضايا المتعلقة بالمياه والعوامل التي تؤثر عليها.
  • يتم استخدام المياه في الصناعة والزراعة والعمل المنزلي ، وبدون الماء يعتبر ذلك مستحيلاً ، وفي هذا المقال سنتناول بالتفصيل كل ما يتعلق بالمياه من درجات التجمد والذوبان والغليان.

ظروف المياه

  • توجد المياه في ثلاث حالات فيزيائية في الطبيعة ، ولكل ولاية أهميتها ، مثل الحالة السائلة ، على سبيل المثال ، مياه البحر والأنهار والبحيرات والمياه الجوفية.
  • وهي أكثر شيوعًا على الأرض ، حيث تشكل 70.8٪ من سطح الأرض ، والحالة السائلة مسؤولة عن العمليات البيولوجية في الكائنات الحية.
  • الحالة الصلبة ، حيث يوجد الماء على شكل ثلج أو جليد.
  • الحالة الغازية: يتسبب بخار الماء في الغلاف الجوي في حدوث الحمل الحراري ، ويمكن رؤيته عند ظهور السحب والضباب.
  • تسمى عملية تغيير المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بالذوبان ، وتسمى عملية التحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة التجميد.
  • يتم تحويله من غازي إلى سائل هو التكثيف ، وتعرف العملية المعاكسة بالتبخر.
  • أما بالنسبة للحالة التي تتغير فيها المادة مباشرة من الحالة الصلبة إلى الغازية دون المرور بالحالة السائلة ، فإنها تسمى التسامي.

نقطة تجمد المياه في النظام الدولي

  • عندما اخترع أول مقياس حرارة زئبقي ، وضع الزئبق في أنبوب طويل رفيع ، ثم غمره في الماء ، ثم بدأ في تبريد الماء حتى تحول إلى ثلج ، ثم وضع علامة على الأنبوب بالزئبق.
  • تم تسخين الجليد بعد ذلك حتى تحول إلى ماء ثم إلى بخار ، ثم تم وضع نوع آخر من الزئبق في الأنبوب.
  • إذن لدينا علامتان تمثلان المسافة بين التجمد والغليان ، والمسافة مقسمة إلى 100 وحدة مسافة ، وتسمى كل وحدة سلزيوس ، ونقطة التجمد تساوي صفرًا ، ونقطة الغليان 100.
  • بالإضافة إلى المقياس أعلاه ، هناك مقاييس أخرى ، المقياس أعلاه يسمى نظام سيليزيوس ، وهناك نظام آخر يسمى نظام فهرنهايت ، حيث المسافة بين العلامتين 180 درجة فهرنهايت ، ونقطة التجمد 32 درجة ، ونقطة الغليان 212 درجة.
  • في القرن العشرين ، تم استخدام مقياس درجة حرارة كلفن كمعيار دولي لأنه حدد أدنى نقطة درجة حرارة في الكون ، وكانت أدنى درجة حرارة تم قياسها في الكون -273 درجة مئوية.
  • وفقًا لمقياس كلفن ، فإن أدنى درجة حرارة في الكون هي صفر كلفن ، وبالتالي فإن نقطة تجمد الماء هي 273 كلفن ، ونقطة غليانها هي 373 كلفن ، حيث درجة واحدة سلزيوس تساوي 1 كلفن ، ولكن الاختلاف هو أن كلفن محدد ليكون بالضبط صفر في الكون.

نقطة تجمد الماء النقي عند الضغط العادي.

  • تصل درجة تجمد الماء إلى 0 درجة مئوية ، ويمثل مفهوم نقطة التجمد درجة الحرارة التي تتغير فيها حالة المادة من سائل إلى صلب ، وتتأثر درجة الحرارة هذه بالضغط ، وعندما تزيد القيمة كلما زاد الضغط ، يتجمد نقطة يزيد أيضا.
  • عندما يبرد السائل ، بسبب القوة بين الجسيمات ، تنخفض نسبة طاقة الجسيم ، وعند نقطة معينة يتجمد السائل. وتجدر الإشارة إلى أن الطاقة المطلوبة لإذابة مادة صلبة ، أو الطاقة المطلوبة لإزالة مادة من التجمد تسمى حرارة الاندماج أو الاندماج.

أهم المعلومات عن نقطة تجمد الماء.

  • تعرف نقطة التجمد بأنها درجة الحرارة التي تتغير عندها المادة من سائل إلى صلب.
  • عندما تقوم بقدر معين من التبريد السائل ، فإن ما يحدث هو أن معدل طاقة الجسيمات يتناقص ، لذلك تتجمع الجسيمات عند نقطة معينة بسبب قوة الجاذبية ، وهو ما يتسبب في تصلب المادة.
  • حرارة الانصهار هي الطاقة اللازمة لإذابة مادة صلبة.
  • درجة التجمد عند درجة الحرارة المئوية هي 0 درجة مئوية ، في حين أن درجة الغليان عند نفس درجة الحرارة هي 100 ، وقد تم اعتماد هذه الدرجة بعد أن اخترع العالم جان كريستين مقياس سيليزيوس.

العلاقة بين تجمد وذوبان الماء.

  • تسمى درجة الحرارة التي يتغير عندها الماء من سائل إلى صلب أو صلب إلى سائل نقطة التجمد أو الانصهار للماء ، ونقطة الانصهار هي درجة الحرارة التي يتغير عندها الماء من صلب إلى جليد.
  • الحالة السائلة هي الماء من الجليد إلى السائل ، وتمثل نقطة التجمد درجة الحرارة التي يتغير عندها الماء من سائل إلى صلب.
  • نظريًا ، تكون درجتا حرارة الماء هاتين متساويتين عندما تكون درجة التجمد ونقطة انصهار الماء مساوية لـ 0 درجة مئوية أو 32 درجة فهرنهايت.
  • إنها تحت ضغط 1 ، ومع ذلك يمكن أن تكون السوائل شديدة البرودة بعد التجميد حتى لا تتجمد تحت درجة التجمد.
  • يمكن أن يظل الماء سائلاً عند درجات حرارة تتراوح بين -40 إلى -42 درجة فهرنهايت ؛ وفي بعض الحالات من -4.44 إلى -5.56 درجة مئوية.
  • إذا تركت في حالة التبريد الفائق أو إذا كانت تحتوي على بعض الشوائب ، فقد تنخفض درجة الحرارة وهذا يؤدي إلى انخفاض درجة التجمد.

نقطة غليان الماء

  • في ظل الظروف القياسية عند مستوى سطح البحر ، يغلي الماء عند 100 درجة ، 212 درجة فهرنهايت ، ومع ارتفاع درجة حرارة الماء ، يصبح أكثر سخونة.
  • مع استمرار التسخين ، تنتشر الفقاعات في جميع أنحاء السائل ، وترتفع إلى السطح ، ثم تنفجر ، وهذه درجة الحرارة ليست دائمًا ثابتة.
  • عندما تتغير نقطة غليان الماء أو أي سائل آخر حسب ضغط الهواء المحيط ، فعندما يكون الضغط الداخلي للسائل مساويًا لضغط الهواء ، فإنه يغلي أو يتحول إلى بخار.
  • إذا صعدنا الجبل ، ستنخفض نقطة الغليان هناك بسبب الضغط ، وإذا ذهبنا إلى ما دون مستوى سطح البحر ، ستزداد نقطة الغليان هناك لأن ضغط الهواء سيزداد هناك.

نقطة انصهار الماء النقي.

  • يمكن تعريف نقطة الانصهار على أنها الدرجة الثابتة لتحول مادة بلورية نقية من حالتها الصلبة إلى الحالة السائلة تحت تأثير الحرارة.
  • عندما تتأثر المادة الصلبة بالحرارة ، تزداد درجة حرارتها حتى تصل إلى نقطة الانصهار ، وهي خاصية تعبر عن نقاء المواد البلورية.
  • تعتمد درجة انصهار الماء بشكل مباشر على عاملين ، قيمة ضغط الماء ونسبة الشوائب فيه ، فكلما زاد محتوى الشوائب في الماء انخفضت درجة انصهاره عن درجة الانصهار المتوقعة.
  • تقترب درجة انصهار الماء النقي من ضغط جوي واحد ، 0 درجة مئوية ، أي ما يعادل 273.15 كلفن و 32 درجة فهرنهايت.
‫0 تعليق

اترك تعليقاً