لماذا بعض مكعبات الثلج واضحة وغير واضحة؟

2024 مؤلف: Sherilyn Boyd | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 09:38

إذن ما الذي يحدث هنا؟

لأولئك من لديك الوقت ، انتقل إلى أي حوض قريب وصب نفسك كوب من الماء. ما لم تكن تعيش في منطقة ذات سباكة سيئة أو تصب الماء في زجاج قذر أو شيء ما ، سنخمن أن الماء واضح تمامًا. بالتأكيد ، قد ترى بعض الجسيمات الشاذة العائمة الطافية في الزجاج ، ولكن ليس كافيًا لشرح لماذا يبدو أن شخصًا محشورًا بنصف غيمة في الفريزر عند محاولة تحويل هذا الماء نفسه إلى جليد.

الجواب على هذا اللغز يكمن في درجة حرارة الماء. ترى ، في درجة حرارة الغرفة هناك الكثير من الشوائب التي تذوب في مياه الحنفية القديمة العادية. وكما قد تتذكر من كيمياء المدارس الثانوية ، فإن الماء الدافئ هو ، أكثر من مادة معينة ، من الممكن أن تذوب فيه. على سبيل المثال ، يحتوي السكر على روابط جزيئية ضعيفة جدًا لا تتطلب سوى كمية صغيرة من الطاقة لتكسيرها. وهكذا ، عندما تقوم بتزويد الماء بمزيد من الطاقة عن طريق تسخينه ، تزداد كمية السكر التي يمكن أن تذوب في داخلها ، والعكس صحيح. ربما تكون قد لاحظت هذه الظاهرة عند تحلية الشاي الساخن مقابل البارد ، أو بعد ترك كوب من القهوة المغطى بالسكر يصبح بارداً ، مع تذويب السكر عندما يكون ساخناً ، ولكن يظهر في أسفل فنجانك عندما تصبح القهوة باردة.

هذا هو أساسا ما يحدث مع الثلج. عندما تقوم بتهدئة الماء ، تفصل كل الشوائب التي تذوب في الماء في درجة حرارة الغرفة نفسها عن السائل وتصبح مرئية.

قد تتساءل الآن لماذا تميل هذه الشوائب إلى التجمهر باتجاه مركز مكعب الثلج ، بدلاً من توزيعها بالتساوي. هذا لأنه مع تجمد الماء ، يتبلور. ترفض عملية التبلور هذه بشكل عام ، أو تتشكل بشكل أكثر كفاءة ، دون معظم أنواع الشوائب الموجودة في ماء الصنبور. يؤدي هذا إلى دفع الشوائب إلى المياه غير المجمدة باتجاه المركز مع تجميد الجليد من الخارج. وفي النهاية ، فإن الجزء الأخير المتبقي من الماء في المركز سوف يتجمد مع الشوائب التي ليس لها مكان تذهب إليه. (يمكن استخدام هذه الحقيقة في الواقع كطريقة لتنقية المياه ، وتجميد المياه ، ثم ذوبانها وحفظ الأجزاء الخارجية فقط).

وهذا أيضاً هو السبب في أن مكعبات الثلج المشكلة جزئياً ، حيث لا يزال معظم المركز سائلاً ، عادة ما تكون واضحة جداً - الماء الذي يحتوي على هذه الرواسب المذابة والشوائب لم يبرد بما فيه الكفاية حتى الآن لكي تظهر.

ما هي بالضبط هذه الشوائب وأين تأتي من؟ حسناً ، معظم الجينات الشائعة هي الجير (الذي يعرف بالليموسكالي) يليه الفلورايد والكالسيوم ومجموعة كاملة من المواد العضوية الأخرى التي لا يمكن تجنبها عملياً في الماء (مع كون العديد منها جيد بالنسبة لك مثل الكالسيوم والمغنيسيوم). إن التسخين ، أو "التليين" ، أو ترشيح المياه هو أحد طرق إزالة بعض هذه الشوائب ، إن لم يكن معظمها ، وهو السبب جزئياً في أن الماء المغلي والمفلتر غالباً ما ينتج مكعبات ثلجية أكثر وضوحاً.

ومع ذلك ، كما ذكر ، من المحتمل أنك لن تحصل على مكعب واضح تمامًا حتى لو قمت بتصفية الشوائب. إذن ماذا يجري هنا؟ كما يتبلور الماء ، فقاعات صغيرة من شكل الهواء. تتعثر هذه الفقاعات داخل الجليد مثل أي شوائب أخرى. يتجنّب صانعو الثلج المتخصصون ذلك عن طريق تجميد الماء في طبقات لإيقاف معظم فقاعات الهواء من التكوّن في المقام الأول. كما أنها تميل إلى تجميد المياه ببطء شديد (تعيين درجة الحرارة أعلى بكثير من المجمدات المنزلية الشائعة) من أجل تشكيل هياكل أكبر من الكريستال وإتاحة الوقت لأي فقاعات هواء تتشكل للهروب.

حقائق المكافأة:

• فهل من الممكن أن نوضح الثلج في المنزل دون وجود ثلاجة رائعة؟ الإجابة المختصرة هي ، نعم ، مع القليل من المعرفة والأدوات المناسبة التي يمكنك من خلالها صنع الثلج الواضح بشكل مثير لإبهار أصدقائك. انقر هنا للحصول على طريقة واحدة للقيام بذلك.
• هناك ظاهرة جليدية أخرى مثيرة للاهتمام ربما لاحظتها أو لم تلاحظها هي أن مكعبات الثلج سوف تتقلص تدريجيًا في المجمد بعد أسبوعين بسبب التبخر المباشر من مادة صلبة إلى غازية ، بدلاً من التحول إلى سائل أولاً. وتعرف هذه العملية باسم التسامي.
• عادة ما تكون جليد الجليد واضحة بشكل طبيعي لأن المطر / الثلج يميل إلى أن يكون "ناعمًا" أو خاليًا من معظم الشوائب (على الرغم من أن تلوث الهواء يمكن أن يغير ذلك) ؛ كما أنها تميل إلى أن تتكون من الثلج المنبسط في طبقات ، وتجنب الفقاعات.