إذا كنت قد قضيت وقتًا في مشاهدة مكعبات الثلج وهي تذوب، فقد يكون من الصعب معرفة ما إذا كانت تذوب بشكل أسرع في الماء أو الهواء، ومع ذلك، إذا كان الماء والهواء بنفس درجة الحرارة، فإن الجليد يذوب في أحدهما بسرعة أكبر من الآخر.
لماذا يذوب الجليد 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.
إن ذوبان الجليد معقد بسبب عدة أشياء. في البداية، تكون مساحة سطح الجليد الذائب في الهواء وذوبان الجليد في الماء هي نفسها، ولكن عندما يذوب الجليد في الهواء، ينتج عن ذلك طبقة رقيقة من الماء.
تمتص 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 يذوب 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.
إقرأ أيضاً… ما هو تعريف التسامي؟ وكيف يحدث؟
تجربة ذوبان الجليد.
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 الخاصة بك، 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 إناءً من الماء وامنحه وقتًا للوصول إلى درجة حرارة الغرفة. هل تعتقد أن حجم الوعاء (حجم الماء) سيؤثر على تجربتك؟
- ضع مكعب ثلج في الماء والآخر على سطح بدرجة حرارة الغرفة. اعرف 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.