يتسأل الكثير من الناس بالأخص الطلبة عن ما هي درجة تجمد الماء النقي عند الضغط العادي ونجاوب في هذا المقال عن الاسئلة التي تخص درجة تجمد الماء ولكن علينا أولا نعرف أهمية الماء في حياتنا:
الماء
قبل أن نتكلم عن درجة تجمد الماء علينا أن نعرف أهمية الماء في حياتنا:
قال سبحانه وتعالى: “وَجَعَلْنَاْ مِنَ المَاْءِ كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ أَفَلاْ يُؤْمِنُوْنَ” (الأنبياء:30)؛ تكفي هذه الآية الكريمة للدلالة عن أهميّة الماء في حياتنا،
لا نبالغ إن قلنا أنّ الله عز و جلّ وعلا جعل من الماء هو سرّ كل شيء حيّ على هذه الكرة الأرضيّة، وبدونها تختفي الحياة!
الماء هو من العناصر الأساسية المهمّة التي أوجدها الله سبحانه وتعالى على هذا الكوكب لإحيائه، وهو عبارة عن مركّب كيميائيّ وصيغته الكيميائية H2O من ذرتي هيروجين وذرّة أكسجين واحدة ،
وهو سائل شفّاف، لا طعم له ولا لون ولا رائحة يشكّل الماء النسبة الأكبر من تكوين الكرة الأرضيّة، حيث أنّ نسبته تشكّل 71% من مساحة الأرض، ويوجد الماء على شكل محيطات
، وأنهار، وبحار، وبحيرات، وينابيع، وأمطار، وثلوج، وبخار الماء أيضاً، كما يوجد في خلايا الكائنات الحيّة سواء في جسم الإنسان أو غيره منهم.
درجة التجمد
درجة التجمد (بالإنجليزية: Freezing Point) هي درجة الحرارة التي تتحوّل عندها المادة من حالة السيولة ( الحالة السائلة ) إلى حالة التجمد ( الحالة الصلبة )
،وتختلف درجة التجمّد (نقطة التجمد) للمواد المختلفة إلى حد كبير، وتتأثّر درجة التجمد بالضغط؛ حيث تزداد درجة التجمد عند زيادة قيمة الضغط.
وتوجد كثير من العوامل التي تؤثر علي درجة التجمد وهي عوامل فيزيائية وكيميائية، ومن هذه العوامل القوى بين الجزيئات و إضافة مواد أخرى و تغيّر الضغط
درجة تجمد الماء
التحول بين حالات الماء
تغير حالة الماء من الحالة السائلة الي الحالة الصلبة تسمي بالتجمد
تغير حالة الماء من الحالة الصلبة الي الحالة السائلة تسمي بالذوبان
تغير حالة الماء من الحالة السائلة الي الحالة الغازية تسمي بالتبخر
تحول حالة الماء من الحالة الغازية الي الحالة السائلة تسمي بالتكثيف
تحول حالة الماء من الحالة الصلبة الي الحالة الغازية مياشرة تسمي بالتسامي
درجة تجمد الماء بوحدة السلسيوس
عندما تم اختراع أول ترمومتر زئبقي من خلال العالم الفرنسي جين كريستين وسمي بمقياس سلسيوس ، تم وضع الزئبق في أنبوب طويل ورفيع وغمره بالماء ،
ثم بدأ الماء يبرد حتى تحول إلى ثلج ، ثم تم وضع علامة على أنبوب الزئبق. ثم تم تسخين الجليد ليذوب ثم تبخر ثم تم وضع علامة أخرى على الأنبوب
، لذلك لدينا علامتان تدلان على المسافة بين درجة التجمد و درجة الغليان ، وهذه المسافة مقسمة إلى 100 وحدة ، كل منها تسمى درجة. سلزيوس (درجة مئوية) ، واعتبرت نقطة التجمد 0 ودرجة الغليان 100.
ولذلك فان درجة تجمد الماء بوحدة السلسيوس هي صفر درجة مئوية
درجة تجمد الماء بوحدة الكلفن
كلفن هي وحدة قياس تستخدم لقياس درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات ويتم ترميزها. سمي على اسم الفيزيائي الإنجليزي والمهندس اللورد كلفن. ن
ادرًا ما تُستخدم وحدة كلفن في الحياة العامة ، ولكنها ذات أهمية خاصة في مختلف المجالات العلمية.
وقد تم اعتماد مقياس درجة حرارة كلفن كمقياس دولي. حيث انه تم تحديد أدنى نقطة درجة حرارة في العالم ،
حيث تبلغ أدنى درجة حرارة محسوبة في العالم 273- درجة مئوية ، وفقًا لكلفن ، فإن أدنى درجة حرارة في العالم هي 0 درجة كلفن
، و درجة تجمد الماء بوحدة الكلفن هي 273 درجة كلفن. . و درجة غليان الماء بوحدة الكلفن هي 373 درجة كلفن ، حيث الدرجة الواحدة سلزيوس تساوي درجة كلفن ، لكن الاختلاف يكمن في تعريف كلفن للصفر المطلق للكون.
درجة تجمد الماء بوحدة الفهرنهايت
الفَهْرَنْهَايت أو الفَارَنْهَيْت واختصارًا يرمز لها بالرمز °ف أو °F هي وحدة قياس درجة الحرارة، وقد سميّت علي اسم منشئها العالم الفيزيائي الألماني دانيال غابرييل فهرنهيت وكان ذلك عام 1724.
يكثر استعمال الفهرنهايت حاليا في أمريكا فقط عكس باقي العالم الذي يستعمل السلسيوس .
يقسم النظام المسافة بين علامتي التجمد والغليان الي 180 درجة فهرنهايتية و درجة تجمد الماء بوحدة الفهرنهايت هي 32 و درجة غليان الماء بوحدة الفهرنهايت 212 .
كيف تعيش الأسماك والكائنات البحرية في البحار المتجمدة ؟ ” شذوذ الماء ”
ظاهرة شذوذ الماء (بالإنجليزيّة: Liquid’s anomaly) هي ظاهرة تحدث في المواد أحادية العنصر وتحدث هذه الظاهرة في الماء فبرغم من أن الماء مركب بسيط التركيب الا أنه يوجد به الكثير من الحالات الشاذة
وظاهرة شذوذ الماء تجاوب علي سؤال كيف تعيش الأسماك والكائنات البحرية في البحار المتجمدة
هذه هي الظاهرة التي توضح أن درجة الحرارة في قاع البحر أو المحيط ، بغض النظر عن العمق ، لا تقل عن أربع درجات موجبة.
حيث ان الماء يصل عند درجة حرارة 4 درجات مئوية إلى أقصى كثافة له وأقل حجم له ، فعند تجمد الماء يزداد حجمه وتقل كثافته ، فيرتفع.
يشرح ذلك كيفية ان الجبال الجليدية تطفو على السطح ، وكيف ان البحيرات والبرك تتجمد والأسماك موجودة بداخلها وتعيش بدون ان تتجمد.
هذه الظاهرة مهمة جدًا للكائنات البحرية ، حيث أن المياه المجمدة تطفو على السطح ولا تغرق في أعماقها
، لذلك يمكن للكائنات الحية أن تجد بيئة مناسبة للحياة مهما كانت درجة الحرارة منخفضة ، وهذه الظاهرة ضارة بالمزروعات، حيث ان الصقيع يعمل علي تمزيق الأنسجة وموتها
ولعل ان التفسير لظاهرة شذوذ الماء هو رحمه الله عز وجل ، لأن الماء يرتفع من السطح المتجمد لقلة كثافته ويخلق حاجزًا يمنع الهواء البارد من دخول أعماق البحار أو المحيطات في المناطق الباردة.
