كتب كيف تتجمد المياه
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
كيف تتجمد المياه؟ (معلومة)
هناك ظواهر مثل التبريد الفائق، حيث يتم تبريد الماء تحت نقطة التجمد، ولكن الماء يبقى سائلًا، إذا كانت هناك عيوب قليلة جدًا في تبلور البذور. وبالتالي يمكن للمرء أن يلاحظ حدوث تأخير حتى تتكيف المياه مع درجة الحرارة الجديدة التي تقل عن درجة التجمد
يجب أن تصبح المياه السائلة فائقة التبريد جليدًا عند 48- درجة مئوية (55- فهرنهايت) ليس فقط بسبب البرد القارس، بل لأن البنية الجزيئية للماء تتغير جسديًا لتشكل أشكال رباعية، مع ربط كل جزيء ماء بشكل بأربعة أنواع أخرى.
هذا يشير إلى التغيير الهيكلي من السائل إلى "الجليد المتوسط". يبدأ عمومًا تبلور الثلج من الماء الفائق التبريد بواسطة عملية تسمى "التنوي"؛ بسبب سرعة وحجم التنوي الذي يحدث داخل النانوسيكند والنانومترات.
البيئة السطحية لا تلعب دورا حاسما في تكوين الجليد والثلج. وتؤدي تقلبات الكثافة داخل القطرات إلى أن تغطي مناطق التجميد المحتملة المناطق الوسطى والسطحية. قد يكون التجميد من السطح أو من الداخل عشوائيًا. ومع ذلك، في عالم غريب من المياه، لا تزال هناك كميات ضئيلة من المياه السائلة نظريًا، حتى مع انخفاض درجات الحرارة إلى أقل من 48- درجة مئوية (55- درجة فهرنهايت) وتقريبًا تحول كل الماء الصلب، إما إلى جليد بلوري أو مياه غير متبلورة.
أقل من 48- درجة مئوية (55- فهرنهايت)، يتبلور الجليد بسرعة كبيرة للغاية لأي خاصية للسائل المتبقي ليتم قياسها. تؤثر سرعة التجميد بشكل مباشر على عملية التنوي وحجم البلورات الثلجية. سائل فائق التبريد سيبقى في حالة سائلة تحت نقطة التجمد العادية عندما يكون لديه فرصة ضئيلة للتنوي. وهذا هو، إذا كان صافي بما فيه الكفاية ولديه حاوية كافية بشكل سلس.
وبمجرد أن يتم تحريكها، فسوف تتحول بسرعة إلى مادة صلبة. خلال المرحلة الأخيرة من التجمد، يتطور قطرة الثلج إلى طرف مدبب، والذي لا يتم ملاحظته لمعظم السوائل الأخرى، حيث ينشأ الماء بسبب تجمده. بمجرد أن يتم تجميد السائل تمامًا، فإن الطرف الحاد من القطرة يجذب بخار الماء في الهواء، تمامًا مثل قضيب الصواعق المعدنية الحاد الذي يجذب الشحنات الكهربائية. يجمع بخار الماء على الحافة وتبدأ شجرة من بلورات الجليد الصغيرة في النمو.
وقد ظهر تأثير معاكس لانتزاع جزيئات الماء بشكل تفضيلي من الحافة الحادة لقطع البطاطس في الفرن.
إذا تم تبريد قطرة من الماء المجهري بسرعة كبيرة، فإنها تشكل ما يسمى بالزجاج (جليد غير متبلور منخفض الكثافة) حيث لا تصطف جميع رباعي الهيدروجين لجزيئات الماء، بل تكون غير متبلرة. التغيير في هيكل الماء يتحكم في معدل تشكل الثلج. اعتمادا على درجة الحرارة والضغط، يحتوي جليد الماء على 16 شكل بلوري مختلف تترابط جزيئات الماء مع بعضها البعض بروابط هيدروجينية. عندما يتم تبريد الماء، يصبح هيكله أقرب إلى هيكل الجليد، وهذا هو السبب وراء انخفاض الكثافة، وهذا يجب أن ينعكس في زيادة معدل التبلور الذي يظهر هذه الأشكال البلورية.
