ما هي نقطة انصهار الجليد؟
- يعتمد الأساس العلمي لذوبان الجليد على درجات الحرارة التي تتعرض لها قطعة الجليد ، ويبقى الجليد في حالته الصلبة المتجمدة طالما بقيت درجة الحرارة أقل من صفر درجة مئوية.
- يمكن أن تتحول 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 مباشرة في أشعة الشمس ، فإنه يتسبب في ارتفاع درجة حرارته ويفقد القوة التي تربط جزيئاته ببعضها البعض ، وهي المسؤولة عن خاصية تجميد الماء.
- وعندما تتفكك هذه الروابط القوية بين الجزيئات ، يفقد الماء خاصية التجميد ، ويمر بفعل الحرارة إلى حالة الماء السائل.
- يذوب الجليد عند نفس نقطة التجمد مثل الماء ، وهي صفر درجة مئوية أو مئوية ، وتكافئ نقطة انصهار الجليد حوالي 333500 جول لكل كيلوغرام من الجليد.
ما هو الجليد وأين ينتشر؟
- بعد معرفة نقطة انصهار الجليد ، يجب أن تعلم أن الجليد هو ماء في حالة صلبة ، وأن الجليد موجود في مناطق شاسعة من الكرة الأرضية ، وأشهر هذه الأماكن هو القارة القطبية الجنوبية ، التي يغطيها الجليد بكامله. . .
- 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 المتجمدة.
- والثلج منتشر على قمم الجبال العالية. ويرجع ذلك إلى قلة درجات الحرارة على قمم هذه الجبال بالنسبة لمنحدراتها ، مما يتسبب في تجمد المياه الجوفية في هذه المناطق وتساقط الثلوج عليها ، مثل قمة إيفرست.
خصائص الجليد
- الجليد مادة صلبة ، غير مستقرة ، عديمة اللون ، بلورية ، شفافة يمكن رؤيتها بسهولة. يتبلور في النظام السداسي. لديها العديد من الروابط القوية بين جزيئات الماء.
- ترتبط جزيئات الماء ببعضها البعض بواسطة هذه الروابط القوية ، لأن الجليد يحافظ على درجة حرارته منخفضة للغاية ويبقى الماء في حالته الصلبة ، والطريقة الوحيدة لكسر هذه الروابط هي رفع درجة حرارة الجليد.
- يتمدد الماء عندما يتجمد ، ويصبح حجم الجليد المتكون أكبر من حجم الماء في الحالة السائلة قبل التجمد ، حيث يصل الوزن النوعي للجليد إلى 0.9168 نيوتن ، بينما الوزن النوعي للماء في الحالة السائلة ، إلى نفسه الدرجة 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.
التأثيرات الجيولوجية الناتجة عن تمدد المياه عندما تتجمد
هناك تأثيرات جيولوجية ناتجة عن تمدد المياه عندما تتجمد ، وتشمل هذه الآثار ما يلي:
- عندما يدخل الماء في شقوق وفتحات الصخور المختلفة ثم يتجمد داخلها ، يؤدي ذلك إلى تدمير هذه الصخور حيث يتمدد الماء ويشوه أشكال الصخور.
- يحدث الاستبدال في المسطحات المائية الصغيرة مثل البحيرات والبرك وبعض الأنهار الصغيرة ، حيث يتجمد بعض الماء نتيجة انخفاض درجة حرارتها ثم يغوص إلى القاع ويستبدل ببعض مياه القاع الدافئة.
- المياه التي تصعد إلى السطح ، بدورها ، تخضع أيضًا للتجمد ، وهكذا حتى تتجمد هذه البحيرات والأنهار من أعلى إلى أسفل بهذه الطريقة الفريدة.
لماذا تكون كثافة الجليد أقل من كثافة الماء؟
- للماء بعض الخصائص العامة التي تميزه عن السوائل الأخرى ، حيث أن كثافته غير طبيعية وغير مستقرة ، لذا فإن أعلى قيمة لكثافة الماء تكون في حالتها السائلة وليست في حالتها الصلبة المجمدة.
- تتغير كثافة الماء نتيجة التغير في درجة الحرارة التي يتعرض لها ، أو المكتسبة من البيئة الخارجية ، لكن كتلته تظل ثابتة ، وكذلك السعة أو المساحة التي يشغلها الماء ، بالزيادة أو النقصان.
- كما تزداد درجة اهتزاز جزيئات الماء مع زيادة درجة حرارتها ، كما أنها تمتص كمية كبيرة من الطاقة الحرارية بداخلها ، مما يزيد المسافة بين جزيئات الماء.
- لذلك ، السوائل الأكثر سخونة لها كثافة أقل من الحالة الصلبة ذات درجة الحرارة المنخفضة ، لكن الماء يختلف في أن هذا التأثير يتم استبداله برابطة الهيدروجين.
- تربط هذه الروابط جزيئات الماء ببعضها البعض ، حيث يرتبط كل جزيء بـ 3.4 من الجزيئات المحيطة ، وعندما يصل الماء إلى حالة التجمد ، تتبلور جزيئاته من خلال النظام البلوري السداسي ، وتتصلب وتترابط بإحكام. ، ولكن المسافة بين الجزيئات تزداد الجزيئات.
كثافة الماء
- الكثافة هي صفة مميزة لكل مادة ، وهي تعتبر كتلة وحدة حجم هذه المادة ، وتقاس بوحدات الجرام لكل مليلتر ، أو لكل سنتيمتر مكعب ، ويتم التعبير عنها رياضيًا بالعلاقة: الكثافة = الكتلة ÷ مقدار.
- على سبيل المثال ، إذا كانت لدينا كمية من الماء وقمنا بقياس كتلتها ووجدنا أنها 100 جرام ، وقمنا أيضًا بحساب 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 تتحرك بشكل مستمر ومستمر ودائم في حالة سائلة طبيعية ، وتتجاوز هذه الطاقة الطاقة الموجودة في جزيئات الماء في الحالة الصلبة.
- هذا يجعل الجزيئات تتحرك بشكل أسرع وأكثر قوة في الحالة السائلة ، وأكثر حرية مما كانت عليه في الحالة الصلبة ، وهذا يؤدي إلى انتشارها في الفضاء الذي يحتوي على الماء.
- عندما يبرد الماء ، تقل هذه الطاقة بين الجزيئات ، وهذا يتسبب في إبطاء حركتها تدريجيًا مع انخفاض درجة الحرارة.
- عندما تصل درجة حرارة الماء إلى صفر درجة مئوية ، وهي نقطة تجمد الماء ، تصبح الجزيئات متجاورة.
- تكاد الجزيئات غير قادرة على التحرك في هذه الحالة ، مما يتسبب في تصلب الماء إلى جليد ، وتصبح حركة الجزيئات غير مرئية للعين المجردة.
مفهوم درجة الحرارة
- تعبر درجة الحرارة عن مدى سخونة أو برودة الجسم ، ولديها العديد من المعايير لقياسها ، حيث يمكننا معرفة الاتجاه الذي تنبعث منه الحرارة من أجسام مختلفة.
- تنتقل الحرارة من الجسم ذي درجة الحرارة الأعلى إلى الجسم الأكثر برودة ، ولا يمكن أن تكون الطاقة الميكانيكية لجزيئات الجسم أو حجمها مساوية لدرجة الحرارة.
- على سبيل المثال ، إذا كان لديك تطابق مضاء ، فأنت أكثر سخونة من جبل جليدي طويل ، على الرغم من أن إجمالي الطاقة الحرارية للجبل الجليدي أكبر بكثير من طاقة المباراة.
- تشمل درجة الحرارة الجسم كله ، وهذا يشبه الخصائص الأخرى التي لها نفس الخاصية التكاملية ، مثل الضغط والكثافة ، وهذه الخاصية لا تتغير مع تغير كمية المادة من حيث الكتلة أو الحجم.
نقطة الانصهار والحرارة الكامنة للانصهار
- نقطة الانصهار هي درجة الحرارة التي تتغير عندها مادة ما من حالتها الصلبة المجمدة إلى حالة سائلة أكثر ، وهي خاصية مميزة لكل مادة ، تختلف من مادة إلى أخرى.
- تذوب المواد الصلبة البلورية النقية في درجات حرارة مختلفة اعتمادًا على الروابط بين جزيئاتها ، في ظل الظروف القياسية للحرارة والضغط والرطوبة.
- عندما تتعرض المادة الصلبة لمصدر للطاقة الحرارية لفترة زمنية معينة بشكل مستمر ومنتظم ، نلاحظ تحول المادة إلى الحالة السائلة ، ثم يتم تثبيت درجة حرارة المادة ، حتى تتغير المادة إلى الحالة السائلة. الحالة السائلة.
- السبب الحقيقي لعدم زيادة درجة حرارة المادة الصلبة هو أنها تمتص هذه الحرارة ليتم استهلاكها في تحويل المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة ، لذلك لم يتبق شيء لزيادة درجة حرارة المادة للأجزاء المميعة .
- ينتهي هذا التوقف عندما تدخل المادة بأكملها في حالتها السائلة ، وبعد ذلك ، مع تعرض المادة لمزيد من الطاقة الحرارية ، نلاحظ أن درجة حرارتها ترتفع بشكل طبيعي مرة أخرى.
ما لا تعرفه عن الحرارة الكامنة لانصهار أي مادة
- 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 في الماء السائل ، وهذا هو سبب استخدام الثلج في مبردات الطعام. لأن درجة الذوبان الكامنة كبيرة ، لذا فهي تحافظ على برودتها لأطول فترة ممكنة.
- عندما يتجمد الماء ويتحول من حالة سائلة إلى حالة صلبة ، فإنه يفقد حرارته أثناء عملية التحول ، وهذه الحرارة تساوي كمية الحرارة التي يحتاجها الجليد ليذوب.
- تتأثر درجة انصهار المواد بشكل عام بعدة عوامل ، بما في ذلك الضغط الجوي.
- هناك أيضًا عامل آخر يؤثر على تحديد درجة انصهار المادة ودرجة الحرارة والطاقة المطلوبة لإكمال عملية ذوبان هذه المادة.
- يؤثر تعقيد التركيب الكيميائي لمادة ما على نقطة انصهارها ، في مادة تتكون من عنصر ذري يحدث فيه الاندماج بسلاسة وبشكل متجانس.
- أما المادة التي تحتوي على مزيج من عدة عناصر معًا في تكوين جزيء المادة ، فإنها تذوب في اندماج غير متجانس ، واعتمد الباحثون على هذه الفكرة العلمية لمعرفة نقاء المواد.
- ويكون ذلك بإذابه عدة مرات ، فإذا كانت درجة انصهاره ثابتة في كل مرة تكون المادة نقية ، أما إذا تغيرت نقطة انصهارها في كل مرة فهي نجسة.