هل يزيد حجم الماء أو ينقص إذا تجمد؟

1 إجابة واحدة

يتكوّن جزيء الماء من ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين، تتمتع ذرة الأكسجين الكبيرة بجاذبية أكبر للإلكترونات من ذرتي الهيدروجين الصغيرتين، ونظرًا لأن ذرة الأكسجين لديها سحب أقوى على إلكترونات الربط السالبة؛ فإن ذرتي الهيدروجين تمتلكان شحنة موجبة بينما تمتلك ذرة الأكسجين شحنة سالبة قليلًا، يُدعى هذا التقاسم غير المتكافئ للإلكترونات بالرابطة القطبيّة، وتتسبب هذه الرابطة القطبية في انجذاب ذرتي الهيدروجين في جزيء ماء واحد إلى ذرة الأكسجين في جزيء ماء آخر، يُعرف هذا الجذب باسم “ارتباط الهيدروجين”.

معظم السوائل لها سلوك خاص بسيط للغاية عندما يتم تبريدها (تحت ضغط ثابت) فإنها حتمًا ستتقلص، لكن الماء هو أحد الاستثناءات القليلة لهذا السلوك؛ فعندما يتم تبريد الماء السائل؛ فإنه سيتقلص كما هو متوقع حتى تصل درجة الحرارة إلى حوالي 4 درجات مئوية، بعد ذلك يتمدد قليلًا حتى يصل إلى نقطة التجمد تحت الدرجة °0 م، وعندما يتجمّد فإنه يتمدد بنسبة 9٪ تقريبًا.

بناءً على ذلك، فإن الماء سيزداد حجمه عند التجمد، بسبب ميل جزيئات الهيدروجين لتشكيل شبكة من الروابط الهيدروجينية مع انخفاض درجة الحرارة، وهذا ما يفسر انفجار أنابيب المياه في  بعض الأحيان في فصل الشتاء، كذلك انفجار قارورة المياه عند وضعها في الثلاجة دون ترك فراغ.

إن الهيكل الجليدي يرتبط ارتباطاً وثيقًا بوجود الروابط الهيدروجينية والتي تجبر البنية البلوريّة لجزيئات الجليد على أن تكون “مفتوحة”، وهذا الهيكل الصلب المفتوح هو الذي يجعل الثلج والجليد أقل كثافةً من الماء السائل، وهو السبب في أن الجليد يطفو على الماء، ولولا ذلك لتجمدت العديد من المسطحات المائية في الشتاء، مما كان سيتسبب بقتل الحياة في داخلها.

يحدث الجليد على الأرض بصورة متنوعة من الاشكال، أبرزها هي الأنهار الجليدية القارية (الصفائح الجليدية) التي تغطي معظم القارة القطبية الجنوبية وغرينلاند، وتحتل الكتل الصغيرة من الجليد الدائم التي تسمى القبعات الجليدية أجزاء من القطب الشمالي في كندا ومناطق أخرى عالية الارتفاع، وتحدث الأنهار الجليدية الجبلية في مناطق أكثر تقييدًا مثل الوديان الجبلية والأراضي المسطحة، فيما تشمل الأنواع الأخرى للجليد على الأرض الأنواع المختلفة من الجليد الأرضي المرتبط بالتربة الصقيعية، أي التربة المتجمدة بشكل دائم، وهي حالة شائعة في المناطق شديدة البرودة. في المياه المحيطية للمناطق القطبية، تتشكل الجبال الجليدية عندما تنكسر كتل جليدية كبيرة من الأنهار الجليدية أو الأرفف الجليدية وتندفع بعيدًا، يؤدي تجميد مياه البحر في هذه المناطق إلى تكوين صفائح من الجليد البحري تعرف باسم” الثلج المعبَّأ” .

يمكنك القيام ببعض الأمور لمنع انفجار أنابيب المياه الخاصة بك منها:

  • السماح للحنفيات بالتنقيط: السماح بتقطير الصنبور يعزز حركة الماء.
  • عزل الأنابيب: يضيف عزل الأنابيب طبقة إضافية من الحماية من درجات الحرارة المتجمدة. هناك العديد من المواد التي يمكنك استخدامها لعزل الأنابيب، مثل الرغوة والشريط الحراري، ويمكنك العثورعادةً على هذه المواد في متجر تحسين المنزل المحلي.
  • الحفاظ على الأنابيب: يجب عليك فحص أنابيب المياه بشكل روتيني بحثًا عن أي علامات تلف، خاصة قبل الأشهر الباردة. يجب إصلاح الأنابيب التالفة أو استبدالها على الفور. من المرجح أن تنفجر الأنابيب المعرضة للتشققات عند أدنى حالة من تمدد المياه.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "هل يزيد حجم الماء أو ينقص إذا تجمد؟"؟