كم درجة انصهار الجليد؟

ما هي نقطة انصهار الجليد ؟، يُعرّف الجليد علميًا بأنه ماء في حالة صلبة متجمدة ويتغير الماء من حالته السائلة الطبيعية إلى الحالة الصلبة عندما تنخفض درجة الحرارة وتصل إلى ما دون الصفر درجة مئوية ولهذا نبحث اليوم في مقدار ذوبان الجليد وكل ما يتعلق به.

ما هي درجة انصهار الجليد؟

يعتمد 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.
يمكن نقل الماء من هذه الحالة عن طريق تغيير درجة الحرارة، وذوبان الجليد هو انتقاله من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، والتي تختلف عن عملية التجميد.
عندما يتم وضع الجليد في ضوء الشمس المباشر، فإنه يتسبب في ارتفاع درجة حرارته ويفقد القوة التي تربط جزيئاته ببعضها البعض، وهي المسؤولة عن قدرة الماء على التجمد.
وتتكسر هذه الروابط القوية بين الجزيئات، ويفقد الماء قدرته على التجمد، وبسبب الحرارة يتحول إلى 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.

ما هو الجليد وأين ينتشر؟

بمجرد معرفة نقطة انصهار الجليد، يجب أن تعلم أن الجليد هو الماء في حالة صلبة، والجليد موجود في مناطق شاسعة من الكرة الأرضية، وأشهر هذه الأماكن هي القارة القطبية الجنوبية، وهي مغطاة بالكامل بالجليد.
يمتد الجليد أيضًا إلى بعض المواسم شديدة البرودة في بعض البلدان القريبة من القطبين، بما في ذلك روسيا وأوكرانيا وأيسلندا وشمال كندا ودول أخرى معروفة بتجميد الأمطار.
ينتشر الجليد أيضًا على قمم الجبال العالية ؛ ويرجع ذلك إلى قلة درجة الحرارة على قمم هذه الجبال بالنسبة لمنحدراتها، مما يتسبب في تجمد المياه الجوفية في هذه المناطق وتساقط الثلوج عليها، مثل قمة جبل إيفرست.

خصائص الجليد

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 ببعضها البعض بواسطة هذه الروابط القوية، لذلك يحافظ الجليد على درجة حرارته منخفضة جدًا ويظل الماء صلبًا، والطريقة الوحيدة لكسر هذه الروابط هي زيادة درجة حرارة الجليد.
يتمدد الماء عندما يتجمد، ويصبح حجم الجليد المتكون أكبر من حجم الماء السائل قبل التجميد، حيث تصل الثقل النوعي للثلج إلى 0.9168 نيوتن، بينما الثقل النوعي للماء السائل هو نفسه 0.9998 نيوتن.
لذلك، فإن كثافة الجليد عادة ما تكون أقل من كثافة الماء ؛ هذا هو السبب في أننا نلاحظ أن الجليد يطفو على الماء في المناطق القطبية المتجمدة.

الآثار الجيولوجية لتوسع المياه عندما تتجمد

هناك تأثيرات جيولوجية ناتجة عن تمدد المياه عندما تتجمد، وتشمل هذه الآثار ما يلي:

عندما يدخل الماء في شقوق وثقوب في الصخور المختلفة ثم يتجمد فيها، فإنه يتسبب في انهيار الصخور مع تمدد المياه وتشويه شكل الصخر.
يحدث الاستبدال والاستبدال في المسطحات المائية الصغيرة مثل البحيرات والبرك وبعض الأنهار الصغيرة، حيث يتجمد بعض الماء بسبب انخفاض درجة حرارته ثم يغوص إلى القاع ويتم استبداله ببعض الماء الساخن من القاع .
كما أن المياه التي تصعد إلى السطح معرضة أيضًا للتجمد، وهكذا حتى تصبح هذه البحيرات والأنهار جليدية من أعلى إلى أسفل بهذه الطريقة الفريدة.

لماذا كثافة الجليد أقل من كثافة الماء؟

للماء بعض الخصائص العامة التي تختلف عن السوائل الأخرى في أن كثافته غير عادية وغير ثابتة، لذلك فهذه هي أعلى قيمة لكثافة الماء في حالته السائلة، وليس في حالته الصلبة الجليدية.
تختلف كثافة الماء نتيجة لتغير درجة الحرارة التي يتعرض لها أو يكتسبها الوسيط الخارجي، لكن كتلته تظل ثابتة، وتزداد السعة أو المساحة التي يشغلها الماء أو تنقص.
تزداد درجة اهتزاز جزيئات الماء مع زيادة درجة حرارتها، وتمتص داخل نفسها كمية كبيرة من الطاقة الحرارية، مما يزيد المسافة بين جزيئات الماء.
لذلك، تكون السوائل الأكثر سخونة أقل كثافة من نظيراتها الصلبة الأكثر برودة، لكن الماء يتغير عندما يتم استبدال هذا التأثير برابطة هيدروجينية.
تربط هذه الروابط جزيئات الماء مع كل جزيء متصل بـ 3،4 جزيئات محيطة، وعندما يصل الماء إلى حالة التجمد، تتبلور جزيئاته من خلال النظام البلوري السداسي، وتتصلب وتتصل بقوة، لكن المسافة بين الجزيئات تزداد. .

كثافة الماء

الكثافة هي خاصية لكل مادة، وهي تعتبر كتلة وحدة حجم هذه المادة، وتقاس بالجرام لكل مليلتر أو لكل سنتيمتر مكعب ويتم التعبير عنها رياضيًا بالعلاقة: الكثافة = الكتلة الحجم.
على سبيل المثال، إذا كانت لدينا كمية من الماء، فإننا نقيس كتلتها ونجد أنها 100 جرام، ونحسب حجمها وهو 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 ومستمر في حالته 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 يتسبب في انخفاض حركتها تدريجياً مع انخفاض درجة الحرارة.
عندما تصل درجة حرارة الماء إلى صفر درجة مئوية، وهي نقطة تجمد الماء، تترابط الجزيئات مع بعضها البعض.
في هذه الحالة، لا يمكن للجزيئات أن تتحرك بالكاد، مما يتسبب في تجمد الماء، وتحويله إلى جليد، وتصبح حركة الجزيئات غير مرئية للعين المجردة.

مفهوم درجة الحرارة

توضح درجة الحرارة مدى برودة أو سخونة الجسم، ولديها العديد من المعايير لقياسها، ويمكننا أيضًا معرفة الاتجاه الذي تشع فيه الحرارة من أجسام مختلفة.
تنتقل الحرارة من جسم ذي درجة حرارة أعلى إلى جسم أبرد، ولا يمكن أن تكون الطاقة الميكانيكية لجزيئات الجسم أو حجمه مساوية لدرجة الحرارة.
على سبيل المثال، إذا كان لديك احتراق متطابق، فستحصل على طاقة حرارية أكثر من جبل جليدي طويل، على الرغم من أن إجمالي الطاقة الحرارية للجبل الجليدي أعلى بكثير من الطاقة الحرارية المطابقة للمباراة.
تشمل درجة الحرارة الجسم كله وهي تشبه الخصائص الأخرى التي لها نفس الخصائص المعقدة مثل الضغط والكثافة، وهذه الخاصية لا تتغير مع كمية المادة أو الكتلة أو الحجم.

نقطة الانصهار والحرارة الكامنة للانصهار

نقطة الانصهار هي درجة الحرارة التي تتغير فيها المادة من حالة صلبة مجمدة إلى حالة سائلة أكثر.
تذوب المواد الصلبة البلورية النقية في درجات حرارة مختلفة اعتمادًا على الروابط بين جزيئاتها، في ظل الظروف القياسية للضغط الحراري والرطوبة.
عندما تتعرض مادة صلبة لمصدر للطاقة الحرارية لفترة من الزمن، بشكل ثابت ومنتظم، فإننا نختبر انتقال المادة إلى الحالة السائلة، ثم تستقر درجة حرارة المادة حتى تتحول المادة إلى حالة سائلة.
والسبب الحقيقي في توقف ارتفاع درجة حرارة المادة الصلبة أنها تمتص هذه الحرارة التي تستخدم في تحويل المادة من مادة صلبة إلى سائلة، فلا يبق لها شيء لزيادة درجة حرارة المادة للجزء المميع.
ينتهي هذا التوقف عندما تصبح المادة بأكملها سائلة، وبعد ذلك عندما تتعرض المادة للطاقة الحرارية، نلاحظ بشكل طبيعي زيادة في درجة حرارتها.

ما لا تعرفه عن الحرارة الكامنة لانصهار أي مادة

الحرارة الكامنة لانصهار أي مادة هي كمية الطاقة الحرارية الكافية لتحويل غرام واحد من تلك المادة من حالتها الصلبة إلى حالتها السائلة، وهي خاصية مميزة تختلف من مادة إلى أخرى.
يتطلب الثلج حوالي 80 سعرًا حراريًا لإذابة جرام واحد وتحويله إلى ماء سائل، لذلك يتم استخدام الثلج في ثلاجات الطعام ؛ لأن نقطة الانصهار الكامنة عالية، فإنها تحافظ على البرودة لأطول فترة ممكنة.
عندما يتجمد الماء ويتحول من حالة سائلة إلى حالة صلبة، فإنه يفقد حرارته في عملية التحول التي تحدث، وهذه الحرارة تساوي كمية الحرارة التي يحتاجها الجليد ليذوب.
تعتمد نقطة انصهار المواد بشكل عام على عدة عوامل، بما في ذلك الضغط الجوي، الذي يزداد مع زيادة نقطة الانصهار، وبالتالي تزداد درجة الحرارة المطلوبة لتحويل تلك المادة من مادة صلبة إلى مادة سائلة.
هناك عامل آخر يؤثر على تحديد درجة انصهار المادة ودرجة الحرارة والطاقة اللازمتين لإتمام عملية ذوبان تلك المادة، وهذا العامل هو نقاء المادة وعدم وجود الشوائب والرواسب التي تغيم عليها و تؤثر على تكوينها المادي.
يؤثر تعقيد التركيب الكيميائي لمادة ما على درجة ذوبانها، في مادة تتكون من عنصر ذري واحد، حيث يحدث الانصهار بسلاسة وبشكل موحد.
بالنسبة لمادة تحتوي على مزيج من عدة عناصر مشتركة معًا في جزيء مادة، فإنها تندمج في اندماج غير متجانس، وقد اعتمد الباحثون على هذه الفكرة العلمية لمعرفة درجة نقاء المواد.
ويتم ذلك بإذابه عدة مرات، فإذا كانت درجة انصهارها ثابتة في كل مرة تكون المادة نقية، أما إذا تغيرت درجة انصهارها في كل مرة فهي نجسة.

لذا فقد تعرفنا على الخصائص الحرارية للماء من خلال المقال حول ما هي نقطة انصهار الجليد ؟، ونعرف ما هي نقطة انصهار الجليد.