درجة تجمد الماء في النظام الدولي
درجة تجمد الماء في النظام الدولي، نقطة تجمد الماء هي صفر درجة مئوية، ولكن إذا عدنا إلى التاريخ، سنجد أنه قبل استخدام مقياس الحرارة، لم يتم تحديد درجة تجمد الماء، ولكن تم تحديدها على أنها صفر، لأن الماء يعتبره العلماء مرجع أول لقياس درجة الحرارة والكثافة والدرجات.
محتويات المقال
الماء
- الماء شريان الحياة على الأرض لأنه يغطي 71٪ من مساحة سطح الأرض، ولأنه يدخل في تركيب جميع الكائنات الحية، إنه المسؤول عن جميع العمليات البيولوجية.
- وهو مركب له الصيغة الكيميائية H2O يتكون من ذرة أكسجين واحدة وذرتين من الهيدروجين، ومن خصائص الماء أنه شفاف، وليس له لون، ولا طعم أو رائحة، ويعتبر مذيب رائع لمعظم المركبات.
- يعتبر أيضًا وسيطًا للعديد من التفاعلات، عندما تزداد أهمية الماء في حياة الإنسان لتشمل جميع الجوانب في حياته، هناك حاجة إلى الكثير من البحث لدراسة جميع القضايا المتعلقة بالمياه والعوامل المؤثرة فيها.
- يتم استخدام المياه في الصناعة والزراعة والعمل المنزلي، وبدون الماء يعتبر ذلك مستحيلا، وفي هذا المقال سنناقش بالتفصيل كل ما يخص الماء من درجات تجمدها وانصهارها وغليانها.
شاهد أيضًا: قصة قصيرة عن نعمة الماء
حالات تواجد الماء
- يوجد الماء في ثلاث حالات فيزيائية في الطبيعة، ولكل حالة أهميتها، مثل الحالة السائلة، على سبيل المثال، مياه البحر والأنهار والبحيرات والمياه الجوفية.
- وهي أكثر شيوعًا على سطح الأرض، حيث تمثل 70.8٪ من سطح الأرض، والحالة السائلة تعتبر المسؤول عن العمليات البيولوجية في الكائنات الحية.
- الحالة الصلبة، ويوجد الماء فيها على شكل ثلج أو جليد.
- الحالة الغازية، بخار الماء في الغلاف الجوي يسبب الحمل الحراري، يمكن رؤيته عند ظهور السحب والضباب.
- تسمى عملية تغيير مادة من حالة صلبة إلى سائلة بالذوبان، وعملية التحول من حالة سائلة إلى صلبة هي عملية التجميد.
- تحوله من الغازي إلى السائل هو التكثيف، والعملية المعاكسة تعرف بالتبخر.
- أما بالنسبة للحالة التي تتغير فيها المادة مباشرة من صلبة إلى غازية دون المرور بالحالة السائلة، فإنها تسمى بالتسامي.
درجة تجمد الماء في النظام الدولي
- عندما اخترع أول مقياس حرارة زئبقي، وضع الزئبق في أنبوب رفيع وطويل، ثم انغمر في الماء، ثم بدأ في تبريد الماء حتى تحول إلى ثلج، ثم وضعت علامة على أنبوب الزئبق.
- ثم تسخين الثلج حتى يتحول إلى ماء ثم إلى بخار، ثم وضعت علامة زئبق أخرى على الأنبوب.
- لذلك لدينا علامتان يمثلون المسافة بين التجمد والغليان، والمسافة مقسمة إلى 100 وحدة مسافة، وتسمى كل وحدة سلزيوس، وتعتبر نقطة التجمد صفرًا ونقطة الغليان 100.
- بالإضافة إلى المقياس السابق، هناك مقاييس أخرى، المقياس السابق يسمى نظام سيليزيوس، ويوجد نظام آخر يسمى نظام فهرنهايت، حيث المسافة بين العلامتين هي 180 درجة فهرنهايت، ونقطة التجمد 32 درجة، ونقطة الغليان هي 212 درجة.
- في القرن العشرين، تم استخدام مقياس درجة حرارة كلفن كمعيار دولي لأنه حدد أدنى نقطة درجة حرارة في الكون، وأدنى درجة حرارة محسوبة في الكون كانت -273 درجة مئوية.
- وفقًا مقياس كلفن، فإن أدنى درجة حرارة في الكون هي صفر كلفن، وبالتالي فإن نقطة تجمد الماء هي 273 كلفن، ونقطة غليانها هي 373 كلفن حيث 1 درجة مئوية تساوي 1 كلفن، ولكن الاختلاف هو أن كلفن مصمم على أنه صفر تمامًا في الكون.
درجة تجمد الماء النقي عند الضغط الطبيعي
- تصل درجة حرارة 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 تزداد قيمة الضغط تزداد درجة التجمد أيضًا.
- عندما يبرد السائل، بسبب القوة بين الجسيمات، تنخفض نسبة طاقة الجسيم، وعند نقطة معينة، يتجمد السائل، ومن الجدير بالذكر أن الطاقة المطلوبة لإذابة مادة صلبة، أو الطاقة المطلوبة لإزالتها لتجميد مادة تسمى حرارة الاندماج أو الانصهار.
أهم المعلومات عن درجة التجمد للماء
- تعرف نقطة التجمد بأنها درجة الحرارة التي تتغير عندها المادة من سائل إلى صلب.
- عندما يتم إجراء قدر معين من التبريد السائل، فإن ما يحدث هو أن معدل طاقة الجسيمات يتناقص، لذلك تتلاقى الجسيمات مع بعضها البعض عند نقطة معينة بسبب القوة الجاذبة، وهو ما يتسبب في تصلب المادة.
- حرارة الانصهار هي الطاقة اللازمة لإذابة مادة صلبة.
- نقطة التجمد عند درجة الحرارة المئوية هي 0 سيلزيوس، بينما درجة الغليان عند نفس درجة الحرارة هي 100، وتم اعتماد هذه الدرجة بعد أن اخترع العالم جان كريستين مقياس سيلزيوس.
العلاقة بين تجمد الماء وذوبانه
- تسمى درجة الحرارة التي تتغير فيها حالة الماء من سائل إلى صلب أو من صلب إلى سائل بدرجة تجمد أو ذوبان الماء، وتمثل نقطة الانصهار درجة الحرارة التي يتغير عندها الماء من صلب إلى جليدي.
- والحالة السائلة هي الماء من جليد إلى سائل، وتمثل نقطة التجمد درجة الحرارة التي يتغير عندها الماء من سائل إلى صلب.
- من الناحية النظرية، هاتين الدرجتينن للماء تتساويان عندما تكون درجة التجمد ونقطة انصهار الماء مساوية لـ 0 درجة مئوية أو 32 درجة فهرنهايت.
- وتكون عند ضغط يساوي 1، ومع ذلك، يمكن أن تكون السوائل شديدة البرودة بعد التجميد، لذلك لن تتجمد دون درجة التجمد.
- ويمكن أن يظل الماء سائلاً في درجات حرارة تتراوح من -40 إلى -42 درجة فهرنهايت؛ وفي بعض الحالات من -4.44 إلى -5.56 درجة مئوية.
- وإذا تُركت في حالة فائقة التبريد أو تحتوي على بعض الشوائب، فقد تنخفض درجة الحرارة، وهذا يؤدي إلى انخفاض درجة التجمد.
شاهد أيضًا: كيف نحافظ على الماء وما هي مصادره
درجة غليان الماء
- في ظل الظروف القياسية عند مستوى سطح البحر، يغلي الماء عند درجة حرارة 100 درجة ،212 درجة فهرنهايت، ومع ارتفاع درجة حرارة الماء الساخن.
- ومع استمرار التسخين، تنتشر الفقاعات في جميع أنحاء السائل وترتفع إلى السطح، ثم تنفجر ولا تكون هذه الدرجة دائمة الثبات.
- حيث تتغير نقطة غليان الماء أو أي سائل آخر وفقًا لضغط الهواء المحيط، عندما يكون الضغط الداخلي للسائل مساويًا لضغط الهواء، فإنه يغلي أو يتحول إلى بخار.
- فإذا صعدنا الجبل، ستنخفض نقطة الغليان هناك بسبب الضغط، وإذا انخفضنا إلى ما دون مستوى سطح البحر، ستزداد نقطة الغليان هناك بسبب زيادة ضغط الهواء هناك.
درجة انصهار الماء النقي
- يمكن تعريف نقطة الانصهار بأنها الدرجة الثابتة لتحول مادة بلورية نقية من حالتها الصلبة إلى حالة سائلة تحت تأثير الحرارة.
- عندما تتأثر المادة الصلبة بالحرارة، تزداد درجة حرارتها حتى تصل إلى نقطة الانصهار، وهي خاصية تعبر عن نقاء المواد البلورية.
- تعتمد نقطة انصهار الماء بشكل مباشر على عاملين، قيمة ضغط الماء ونسبة الشوائب فيه وكلما زاد محتوى الشوائب في الماء، انخفضت نقطة انصهاره عن نقطة الانصهار المتوقعة.
- تقترب نقطة انصهار الماء النقي عند ضغط جوي واحد، وصفر درجة مئوية، وهو ما يعادل 273.15 كلفن و32 درجة فهرنهايت.
شاهد أيضًا: موضوع تعبير عن الماء سر الحياة وخصائص الماء
وفي نهاية رحلتنا مع درجة تجمد الماء في النظام الدولي، نكون قد تحدثنا بشكل شامل وواضح عن الماء وأهميته وتركيبه والحالات التي يتواجد فيها، وعن درجة تجمد الماء في النظام الدولي.