عيسى العنزي
05-03-2021, 09:32 PM
هل ذوبان الثلج تغير ” فيزيائي ” ام ” كيميائي ؟ “
ما هو التغير الذي يحدث عند ذوبان الثلج
إن ذوبان الثلج ليس تغييراً كيميائياً ، ولكنه بدلاً من ذلك تغيير فيزيائي لأنه يغير الحالة فقط ، لا يزال كل جزيء مكونًا من ذرتين هيدروجين وأكسجين ،ويحدث التغيير الكيميائي عندما تتفاعل مادة مع شيء آخر لتكوين مادة جديدة مختلفة ، بينما يحدث التغيير الفيزيائي عندما لا تتشكل مواد جديدة ، وتشمل الأمثلة على التغيرات الكيميائية الصدأ وحرق الأخشاب ، تشمل أمثلة التغيير المادي تغيير الحالة وتقطيع الورق.
لماذا يذوب الثلج بمعدلات مختلفة في الهواء والماء
بافتراض أن كلا من الهواء والماء لهما نفس درجة الحرارة ، عادة ما يذوب الجليد بسرعة أكبر في الماء ، وذلك لأن الجزيئات الموجودة في الماء تكون أكثر إحكامًا من الجزيئات الموجودة في الهواء ، مما يسمح بمزيد من الاتصال بالجليد ومعدل أكبر لنقل الحرارة ، تزداد مساحة السطح النشطة عندما يكون الجليد في سائل مقارنةً عندما يكون محاطًا بغاز.
يتمتع الماء بسعة حرارية أعلى من الهواء ، مما يعني أن التراكيب الكيميائية المختلفة للمادتين مهمة أيضًا.
العوامل المعقدة في ذوبان الثلج
إن ذوبان الثلج معقد بسبب عدة أشياء ، في البداية تكون مساحة سطح الجليد الذائب في الهواء وذوبان الجليد في الماء هي نفسها ، ولكن عندما يذوب الثلج في الهواء ، ينتج عن ذلك طبقة رقيقة من الماء ، وتمتص هذه الطبقة بعض الحرارة من الهواء ولها تأثير عازل طفيف على الجليد المتبقي.
عندما تذوب مكعب ثلج في كوب من الماء ، فإنه يتعرض للهواء والماء ، يذوب جزء مكعب الثلج في الماء أسرع من الجليد الموجود في الهواء ، ولكن عندما يذوب مكعب الثلج ، يغرق أكثر ، إذا دعمت الثلج لمنعه من الغرق ، يمكنك أن ترى أن جزء الجليد في الماء سيذوب بسرعة أكبر من الجزء الموجود في الهواء.
يمكن أن تلعب العوامل الأخرى دورًا أيضًا: إذا كان الهواء ينفخ عبر مكعب الثلج ، فقد يسمح الدوران المتزايد للجليد بالذوبان في الهواء بشكل أسرع منه في الماء ، إذا كانت درجات حرارة الهواء والماء مختلفة ، فقد يذوب الجليد بسرعة أكبر في الوسط مع ارتفاع درجة الحرارة.
تجربة ذوبان الثلج
أفضل طريقة للإجابة على سؤال علمي هي إجراء تجربتك الخاصة ، والتي يمكن أن تسفر عن نتائج مفاجئة على سبيل المثال ، يمكن أن يتجمد الماء الساخن أحيانًا بشكل أسرع من الماء البارد ، لإجراء تجربة إذابة الجليد اتبع الخطوات التالية:
جمد مكعبين من الثلج تأكد من أن المكعبات بنفس الحجم والشكل ومصنوعة من نفس مصدر المياه يؤثر حجم الماء وشكله ونقاوته على سرعة ذوبان الجليد ، لذلك لا تريد تعقيد التجربة باستخدام هذه المتغيرات.
املأ وعاءً من الماء وامنحه وقتًا للوصول إلى درجة حرارة الغرفة.
ضع مكعب ثلج في الماء والآخر على سطح بدرجة حرارة الغرفة ، واعرف أي مكعب ثلج يذوب أولاً.
سيؤثر السطح الذي تضع عليه مكعب الثلج أيضًا على النتائج ، إذا كنت في حالة الجاذبية الصغرى كما هو الحال في محطة فضائية ، فقد تتمكن من الحصول على بيانات أفضل لأن مكعب الجليد سوف يطفو في الهواء.
العوامل المؤثرة في ذوبان الثلج
هناك عاملان أساسيان يتحكمان في ذوبان الثلج:
درجة حرارة الهواء
شدة الشمس
العوامل الثانوية
الرياح وسرعة الرياح ودرجة حرارة الرياح
المطر ودرجة حرارة مياه الأمطار وكميتها
خصائص امتصاص الحرارة للأرض (مثل الصخور والنباتات والتربة الرخوة)
زاوية الشمس بالنسبة لسطح الثلج
كثافة الثلج وثباته.
متى يحدث التغير الكيميائي
في أي وقت يتم تصنيع مادة جديدة ، يحدث تغيير كيميائي ، عادة ما يتم الجمع بين مادتين أو أكثر ويتم تكوين مادة جديدة ، يمكن أن ينتج عن التغيير الكيميائي انفجارات مذهلة ، مثل الألعاب النارية ، يصعب اكتشاف بعض التغيرات الكيميائية ، مثل صدأ الظفر.
إذا لاحظت تكوين فقاعات ، أو تغير في اللون أو درجة الحرارة ، فهناك فرصة جيدة لحدوث تغير كيميائي ، ولكن ليس دائمًا ، يمكن للعلماء تحديد ما إذا كان قد حدث تغيير كيميائي من خلال طرح هذا السؤال: هل تشكلت المادة من قبل؟ إذا كانت الإجابة لا ، فهذا تغيير كيميائي.
نظرًا لأن التغييرات الكيميائية تنتج مواد جديدة وهذا أحدى دلائل حدوث التغير الكيميائية ، فلا يمكن التراجع عن معظمها بسهولة ، على سبيل المثال عند حرق الأخشاب ، لا يمكنك حقًا إعادة الغازات إلى سجل بسهولة شديدة ومن هنا نكون تعرفنا كيف يمكن ملاحظة التغيير الكيميائي.
متى تحدث التغيرات الفيزيائية
تأتي التغييرات الفيزيائية في أشكال عديدة ، يمكن أن يكون تغييرًا في شكل أو مظهر شيء ما ، مثل تجعيد قطعة من الورق أو قص شيء ما أو ثنيه أو إذابته.
نظرًا لأن الأشياء لا تصبح مادة مختلفة أثناء التغيير المادي ، فمن السهل عادةً عكس التغيير ، على سبيل المثال ، إذا قمت بإذابة السكر في الماء ، يمكنك بسهولة عكس التغيير عن طريق تبخير الماء من المحلول ، عندما يتبخر كل الماء ، ستترك بلورات السكر.
ما هو التغير الذي يحدث عند ذوبان الثلج
إن ذوبان الثلج ليس تغييراً كيميائياً ، ولكنه بدلاً من ذلك تغيير فيزيائي لأنه يغير الحالة فقط ، لا يزال كل جزيء مكونًا من ذرتين هيدروجين وأكسجين ،ويحدث التغيير الكيميائي عندما تتفاعل مادة مع شيء آخر لتكوين مادة جديدة مختلفة ، بينما يحدث التغيير الفيزيائي عندما لا تتشكل مواد جديدة ، وتشمل الأمثلة على التغيرات الكيميائية الصدأ وحرق الأخشاب ، تشمل أمثلة التغيير المادي تغيير الحالة وتقطيع الورق.
لماذا يذوب الثلج بمعدلات مختلفة في الهواء والماء
بافتراض أن كلا من الهواء والماء لهما نفس درجة الحرارة ، عادة ما يذوب الجليد بسرعة أكبر في الماء ، وذلك لأن الجزيئات الموجودة في الماء تكون أكثر إحكامًا من الجزيئات الموجودة في الهواء ، مما يسمح بمزيد من الاتصال بالجليد ومعدل أكبر لنقل الحرارة ، تزداد مساحة السطح النشطة عندما يكون الجليد في سائل مقارنةً عندما يكون محاطًا بغاز.
يتمتع الماء بسعة حرارية أعلى من الهواء ، مما يعني أن التراكيب الكيميائية المختلفة للمادتين مهمة أيضًا.
العوامل المعقدة في ذوبان الثلج
إن ذوبان الثلج معقد بسبب عدة أشياء ، في البداية تكون مساحة سطح الجليد الذائب في الهواء وذوبان الجليد في الماء هي نفسها ، ولكن عندما يذوب الثلج في الهواء ، ينتج عن ذلك طبقة رقيقة من الماء ، وتمتص هذه الطبقة بعض الحرارة من الهواء ولها تأثير عازل طفيف على الجليد المتبقي.
عندما تذوب مكعب ثلج في كوب من الماء ، فإنه يتعرض للهواء والماء ، يذوب جزء مكعب الثلج في الماء أسرع من الجليد الموجود في الهواء ، ولكن عندما يذوب مكعب الثلج ، يغرق أكثر ، إذا دعمت الثلج لمنعه من الغرق ، يمكنك أن ترى أن جزء الجليد في الماء سيذوب بسرعة أكبر من الجزء الموجود في الهواء.
يمكن أن تلعب العوامل الأخرى دورًا أيضًا: إذا كان الهواء ينفخ عبر مكعب الثلج ، فقد يسمح الدوران المتزايد للجليد بالذوبان في الهواء بشكل أسرع منه في الماء ، إذا كانت درجات حرارة الهواء والماء مختلفة ، فقد يذوب الجليد بسرعة أكبر في الوسط مع ارتفاع درجة الحرارة.
تجربة ذوبان الثلج
أفضل طريقة للإجابة على سؤال علمي هي إجراء تجربتك الخاصة ، والتي يمكن أن تسفر عن نتائج مفاجئة على سبيل المثال ، يمكن أن يتجمد الماء الساخن أحيانًا بشكل أسرع من الماء البارد ، لإجراء تجربة إذابة الجليد اتبع الخطوات التالية:
جمد مكعبين من الثلج تأكد من أن المكعبات بنفس الحجم والشكل ومصنوعة من نفس مصدر المياه يؤثر حجم الماء وشكله ونقاوته على سرعة ذوبان الجليد ، لذلك لا تريد تعقيد التجربة باستخدام هذه المتغيرات.
املأ وعاءً من الماء وامنحه وقتًا للوصول إلى درجة حرارة الغرفة.
ضع مكعب ثلج في الماء والآخر على سطح بدرجة حرارة الغرفة ، واعرف أي مكعب ثلج يذوب أولاً.
سيؤثر السطح الذي تضع عليه مكعب الثلج أيضًا على النتائج ، إذا كنت في حالة الجاذبية الصغرى كما هو الحال في محطة فضائية ، فقد تتمكن من الحصول على بيانات أفضل لأن مكعب الجليد سوف يطفو في الهواء.
العوامل المؤثرة في ذوبان الثلج
هناك عاملان أساسيان يتحكمان في ذوبان الثلج:
درجة حرارة الهواء
شدة الشمس
العوامل الثانوية
الرياح وسرعة الرياح ودرجة حرارة الرياح
المطر ودرجة حرارة مياه الأمطار وكميتها
خصائص امتصاص الحرارة للأرض (مثل الصخور والنباتات والتربة الرخوة)
زاوية الشمس بالنسبة لسطح الثلج
كثافة الثلج وثباته.
متى يحدث التغير الكيميائي
في أي وقت يتم تصنيع مادة جديدة ، يحدث تغيير كيميائي ، عادة ما يتم الجمع بين مادتين أو أكثر ويتم تكوين مادة جديدة ، يمكن أن ينتج عن التغيير الكيميائي انفجارات مذهلة ، مثل الألعاب النارية ، يصعب اكتشاف بعض التغيرات الكيميائية ، مثل صدأ الظفر.
إذا لاحظت تكوين فقاعات ، أو تغير في اللون أو درجة الحرارة ، فهناك فرصة جيدة لحدوث تغير كيميائي ، ولكن ليس دائمًا ، يمكن للعلماء تحديد ما إذا كان قد حدث تغيير كيميائي من خلال طرح هذا السؤال: هل تشكلت المادة من قبل؟ إذا كانت الإجابة لا ، فهذا تغيير كيميائي.
نظرًا لأن التغييرات الكيميائية تنتج مواد جديدة وهذا أحدى دلائل حدوث التغير الكيميائية ، فلا يمكن التراجع عن معظمها بسهولة ، على سبيل المثال عند حرق الأخشاب ، لا يمكنك حقًا إعادة الغازات إلى سجل بسهولة شديدة ومن هنا نكون تعرفنا كيف يمكن ملاحظة التغيير الكيميائي.
متى تحدث التغيرات الفيزيائية
تأتي التغييرات الفيزيائية في أشكال عديدة ، يمكن أن يكون تغييرًا في شكل أو مظهر شيء ما ، مثل تجعيد قطعة من الورق أو قص شيء ما أو ثنيه أو إذابته.
نظرًا لأن الأشياء لا تصبح مادة مختلفة أثناء التغيير المادي ، فمن السهل عادةً عكس التغيير ، على سبيل المثال ، إذا قمت بإذابة السكر في الماء ، يمكنك بسهولة عكس التغيير عن طريق تبخير الماء من المحلول ، عندما يتبخر كل الماء ، ستترك بلورات السكر.