القوى التي يجب التغلب عليها عند صهر الثلج

تحرير: عمرو في 21 أبريل 2023

القوى التي يجب التغلب عليها عند صهر الثلج هي القوى التي تربط بين جميع جزيئاته، فالثلج يُعد جزئيات من الماء المجمد وتربط بين جزئياته روابط يجب التغلب عليها ليتحول من الشكل الصلب إلى السائل.

ومن خلال الموضوع التالي المقدم لكم من موقع زيادة سنعرض لكم جميع التفاصيل التي تخص القوى التي يجب التغلب عليها عند صهر الثلج.

القوى التي يجب التغلب عليها عند صهر الثلج

القوى التي يجب التغلب عليها عند صهر الثلج هي القوى التي تربط بين جميع جزئيات الثلج وتعمل على ترابطهم وتماسكهم.

لكي تعمل على إكساب الثلج الطاقة اللازمة يتم ذلك عن طريق تعرض الثلج إلى التسخين بالحرارة، حيث أن رفع درجة حرارة الثلج يعمل على كسر الروابط الخاصة به وإضعاف بنيته الجليدية.

ينتج عن رفع درجة الحرارة لجزيئات الثلج الحركة السريعة لتلك الجزئيات والتي تعمل على الذوبان مع مرور الوقت، مما يجعل الثلج يتحول إلى الشكل السائل والتي تكون فيه حركة الجزئيات أكبر مقارنةً بالحالة الصلبة.

لذلك فالثلج يبدأ بالذوبان من خلال:

اكتساب الثلج للطاقة الحرارية.
عمل هذه الطاقة على تفكيك الترابط بين جزئيات الثلج مما ينتج عنه حركة بشكل أسرع.
إضعاف ترابط الثلج وتمدده وتفكك جزئياته إلى ماء سائل.

نقطة انصهار الثلج

تعرفنا فيما سبق على القوى التي يجب التغلب عليها عند صهر الثلج، وسنتعرف الأن على نقطة انصهار الثلج.

درجة الحرارة التي يتحول فيها الثلج من الشكل الصلب إلى الشكل السائل يُطلق عليها نقطة انصهار الثلج، وهي الحالة التي يذوب الثلج بها ويمكن أن تكون درجة حرارة الغرفة حيث أن الهواء الجوي يكون أكثر دفئًا من الثلج فيعمل على مده بالطاقة اللازمة للذوبان، وينتج عنه هواء أكثر برودة وتحويل الثلج إلى ماء.

من الصعب تحديد درجة الانصهار بشكل دقيق للمواد الغير متبلورة حيث أنها تنصهر عند درجة حرارة أعلى، ويحدث ذلك بسبب عشوائية تركيبها فلا تذوب جميعها بدرجة حرارة ثابتة، وعندما يبدأ الانصهار تستمر درجة الحرارة في الارتفاع مما ينتج عنه صعوبة في تحديد نقطة الانصهار.

جهاز تحديد نقطة الانصهار

تعرفنا فيما سبق على القوى التي يجب التغلب عليها عند صهر الثلج ونقطة انصهار الثلج، سنتعرف الأن على جهاز تحديد نقطة الانصهار

دائمًا ما يحتاج العلماء والمفكرين إلى معرفة نقطة الانصهار لتساعدهم على إضافة معلومات تفييدهم في دراساتهم، ونتيجة لذلك قاموا بصنع جهاز تحديد نقطة الانصهار.

يتكون جهاز تحديد نقطة الانصهار من عدسة مراقبة، وقنوات أنبوبية تسمح بإدخال العينة، ومقياس حرارة رقمي، وأنبوب درجة الانصهار، ومقبض تحكم بالحرارة.

يمكن استخدام أنبوب ثيل في تحديد نقطة الانصهار، ويتكون من زيت للتسخين، مقياس للحرارة، وأنبوب من الزجاج، ويتم وضع المادة التي تريد قياس نقطة انصهارها فيه حتى تسخن وتبدأ بالانصهار، ومن ثم يتم تحديد نقطة الانصهار حتى ثبات درجة الحرارة.

العوامل التي تعتمد عليها درجة الانصهار

درجة الانصهار هي الدرجة التي يتحول فيها المادة من الوضع الصلب إلى السائل، وتعتمد درجة انصهار الثلج على عدد من العوامل، وهذه العوامل هي:

نقاء الماء

تؤثر درجة نقاء الماء ووجود الشوائب بها بشكل كبير على عملية الانصهار، وذلك لأن الشوائب قادرة على إحداث بعض المشاكل والعيوب في الربط بين جزيئات الثلج، مما يعمل على إضعافها وتفككها وسهولة ذوبانها.

لذلك إن أي مادة ذات درجة انصهار مرتفعة فهي مادة نقية.

الضغط الواقع عليها

إن الضغط الجوي من العوامل التي تؤثر بشكل كبير على عملية الانصهار، فكلما زاد الضغط الجوي الموجود على مادة ما كلما نتج عنه انخفاض في درجة الانصهار.

بشكل أوضح، تنصهر المادة بسرعة وسهولة أكبر كلما زاد الضغط الموجود عليها.

تكوين جزيئات المادة

تؤثر جزيئات المادة على درجة الانصهار عن طريق أحد العوامل يُسمى الحجم الجزيئي، وكلما قل الحجم الجزيئي لمادة ما كلما تنصهر عند درجة حرارة أقل.

مثلًا يُعد الحجم الجزيئي لجزيء الإيثيل سيليولوز أكبر من الحجم الجزيئي للإيثانول، حيث أن درجة انصهار الإيثيل سيليولوز هي 151 درجة مئوية، ودرجة انصهار للإيثانول هي -114.1 درجة مئوية.

قوة الجذب

تؤثر قوة الجذب على درجة الانصهار، ويقصد بها قوة الجذب بين الروابط التي تربط بين جزيئات الثلج معًا لتكوين المادة، حيث أن المركبات الأيونية تمتلك درجة عالية من الانصهار بشكل عام، ويرجع السبب وراء ذلك إلى الرابطة الكهروستاتيكية أو الرابطة الأيونية التي تعمل على الربط بين الأيونات.

ترتبط جزئيات المركبات العضوية بالروابط القطبية وخاصةً نوع الروابط الهيدروجينية، والتي تعتبر من أقوى الروابط الموجودة، مما ينتج عنه الارتفاع في درجة انصهارها.

تعرفنا من خلال الموضوع السابق على القوى التي يجب التغلب عليها عند صهر الثلج، وتعرفنا أيضًا على نقطة انصهار الثلج وجهاز تحديد نقطة الانصهار، بالإضافة إلى العوامل التي تعتمد عليها درجة الانصهار، ومن خلال ما سبق نجد أن انصهار الثلج بمختلف أشكاله يحتاج إلى التعرض للحرارة، ولكن تختلف درجة تلك الحرارة باختلاف شكل الثلج.