درجة انصهار الماء النقي

الماء

يعتبر الماء العنصر الرئيسي المكون للحياة؛ حيث يغطي ما يقرب من 70% من مساحة سطح الأرض، ولطالما كانت الأماكن التي تحوي على الماء النقي هي الأساس الذي يؤدي إلى نشوء الحضارات في تلك المناطق. الماء النقي، وكأي مادة، يتميز بمجموعة من الخصائص الكيميائية والفيزيائية، التي تميزه عن غيره من المواد؛ حيث يعتبر الماء أحد العناصر التي يمكنها التشكل بكافة أشكال المادة سوآء كانت صلبة، سائلة أو غازية.

تحولات المادة

إن عملية تحول المادة من شكل إلى آخر تعتمد بشكل كلي على الخصائص الفيزيائية لها، ويمكن حصر عمليات تحول المادة بين أشكالها كما يلي:

• الانصهار: هو تحوّل المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
• الغليان: هو تحوّل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية.
• التسامي: هو تحوّل المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة.
• الترسب: هو تحوّل المادة من الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة دون المرور بالحالة السائلة.
• التكثف: هو تحوّل المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
• التجمد: هو تحوّل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة.

العوامل التي تؤثر على تحولات المادة

إن عملية تحوّل المادة من شكل إلى آخر يحصل نتيجة تعرض المادة لبعض العوامل, و فيما يلي العوامل الأكثر تأثيراً في تحولات المادة من شكل إلى آخر:

• درجة الحرارة: تعتبر درجة الحرارة احد أهم العوامل التي تؤثر على تحولات المادة؛ حيث يؤدي انخفاض درجة الحرارة إلى التجمد، بينما يؤدي ارتفاعها إلى الانصهار والغليان.
• الضغط الواقع على المادة: إن عمليه تعريض المادة إلى ضغط شديد يؤدي إلى تقليل المسافات بين الجزيئات وزيادة قوة الترابط بينها، الأمر الذي من الممكن أن يؤدي إلى تحول المادة من حاله إلى أخرى؛ كتحوّل المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
• نسبة الشوائب بالمادة: إن وجود الشوائب في المادة يؤدي إلى إضعاف الروابط بين جزيئاتها؛ حيث يؤدي هذا الأمر إلى التأثير على درجة الحرارة المتوقعة لتحول المادة.

درجة الحرارة التي ينصهر عندها الماء النقي

يعتبر الجليد هو الاسم العلمي للماء في الحالة الصلبة؛ حيث إن انخفاض درجة حرارة الماء النقي دون الصفر يؤدي إلى تحوّله إلى الحالة الصلبة (الجليد). من الناحية النظرية؛ فإن درجه انصهار المادة، (تحولها من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة)، هي مساوية لدرجة تجمدها (درجة حرارة صفر°)، وهذا يعني أن ارتفاع درجة حرارة الجليد فوق الصفر يؤدي إلى انصهاره وتحوّله إلى الشكل السائل، أما من الناحية العملية،  فإنه تختلف درجة انصهار الماء النقي عن درجة تجمده، وهذا بسبب اختلاف قوى التجانس بين ذرات المادة. 

تعتبر درجة انصهار المادة من الأمور التي من الصعب جداً أن تتغير بتغير العوامل؛ حيث يعتبر من المستحيل أن يتم تسخين المادة الصلبة فوق درجة انصهارها؛ وذلك بسبب تحولها إلى الحالة السائلة، مما جعل العلماء يحددون نوع المادة اعتماداً على درجة انصهارها.

كيف يحدث الانصهار

تتكون المادة من مجموعة من الذرات والجزيئات تترابط فيما بينها؛ حيث تختلف قوى الترابط اعتماداً على شكل المادة؛ فتكون هذه الروابط في أقوى حالاتها في الحالة الصلبة، وتكون أضعف في الحالة السائلة، وأضعف ما يكون في الحالة الغازية. يحدث الانصهار عندما تتعرض المادة الصلبة إلى ارتفاع درجة الحرارة؛ فإن الجزيئات المكونة للمادة تكتسب طاقة حركية تمكّنها من إضعاف الروابط التي تربطها ببعضها البعض، مما يؤدي إلى تحولها إلى الحالة السائلة.