مقدمة:
الماء هو أحد أهم العناصر الأساسية للحياة على الأرض، وهو يتواجد في ثلاث حالات رئيسية: الحالة الصلبة (الجليد)، والحالة السائلة (الماء)، والحالة الغازية (بخار الماء). وعندما يتجمد الماء، يتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، وعندها تتغير خصائصه الفيزيائية والكيميائية. فهل يتغير حجم الماء عند تجمد؟ هل يزيد أم ينقص؟ هذا ما سنتعرف عليه في هذا المقال.
1. كثافة الماء:
الكثافة هي مقياس لمدى تماسك المادة، وهي تُحسب بقسمة كتلة المادة على حجمها.
كثافة الماء عند درجة حرارة 4 درجات مئوية هي 1 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
وهذا يعني أن كل سنتيمتر مكعب من الماء عند درجة حرارة 4 درجات مئوية يزن 1 جرام.
2. كثافة الجليد:
كثافة الجليد أقل من كثافة الماء، حيث تبلغ كثافته حوالي 0.917 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
وهذا يعني أن كل سنتيمتر مكعب من الجليد يزن أقل من 1 جرام.
هذا الاختلاف في الكثافة هو السبب في أن الجليد يطفو على سطح الماء.
3. التمدد الحراري للماء:
التمدد الحراري هو زيادة حجم المادة عند ارتفاع درجة حرارتها.
ويتمدد الماء عند ارتفاع درجة حرارته، وهذا يعني أن حجمه يزداد.
ولكن هذا التمدد الحراري يتوقف عند درجة حرارة 4 درجات مئوية، وعندها يبدأ الماء في التقلص عند ارتفاع درجة حرارته.
4. تقلص الماء عند التجمد:
عندما يتجمد الماء، يتقلص حجمه، وهذا يعني أنه يفقد جزءًا من حجمه.
وهذا التقلص في الحجم هو السبب في أن الجليد أقل كثافة من الماء.
وهذا التقلص في الحجم هو أيضًا السبب في أن الجليد يطفو على سطح الماء.
5. الآثار المترتبة على تقلص الماء عند التجمد:
لتقلص الماء عند التجمد العديد من الآثار المترتبة عليه، ومنها:
تشقق الصخور والتربة بسبب تمدد وتقلص الماء المتجمد فيها.
انفجار أنابيب المياه بسبب تمدد وتقلص الماء المتجمد فيها.
إتلاف المحاصيل الزراعية بسبب تمدد وتقلص الماء المتجمد فيها.
6. الاستخدامات العملية لتقلص الماء عند التجمد:
يُستغل تقلص الماء عند التجمد في العديد من التطبيقات العملية، ومنها:
صنع الثلج في الثلاجات والمجمدات.
تجميد الأطعمة لحفظها لمدة أطول.
استخدام الجليد في صنع الديكورات الجليدية.
استخدام الجليد في الرياضات الجليدية، مثل التزلج والهوكي.
7. الخاتمة:
في الختام، لقد أوضحنا في هذا المقال أن حجم الماء يتقلص عند تجمد، وهذا التقلص في الحجم له العديد من الآثار المترتبة عليه، كما أن له العديد من الاستخدامات العملية.