هل ذوبان الثلج تغير ” فيزيائي ” ام ” كيميائي ؟ “
ما هو التغير الذي يحدث عند ذوبان الثلج
ذوبان الثلج لا يعد تغييرا كيميائيا، بل هو تغيير فيزيائي، حيث يتغير حالة الثلج فقط، ويظل كل جزيء مكونا من ذرتي هيدروجين وأكسجين، ويحدث التغيير الكيميائي عندما تتفاعل مادة مع شيء آخر لتشكيل مادة جديدة مختلفة، بينما يحدث التغيير الفيزيائي عندما لا تتشكل مواد جديدة، وتشمل الأمثلة على التغييرات الكيميائية الصدأ وحرق الأخشاب، وتشمل أمثلة التغيير الفيزيائي تغير الحالة وتقطيع الورق.
لماذا يذوب الثلج بمعدلات مختلفة في الهواء والماء
في حالة افتراض أن درجة حرارة الهواء والماء متساوية، يتم عادة ذوبان الجليد بسرعة أكبر في الماء، وذلك لأن الجزيئات في الماء تكون أكثر اتصالا من الجزيئات في الهواء، مما يسهل التفاعل مع الجليد ونقل الحرارة بمعدل أعلى. يزداد مساحة السطح النشطة عندما يكون الجليد في حالة سائلة بالمقارنة مع حالته المحاطة بالهواء.
الماء لديه سعة حرارية أعلى من الهواء، وهذا يعني أن التراكيب الكيميائية المختلفة للمادتين مهمة أيضًا.
العوامل المعقدة في ذوبان الثلج
إن ذوبان الثلج معقد بسبب عدة أسباب، فعندما يذوب الثلج في الهواء، يتم تحويله إلى ماء ويتم امتصاص بعض الحرارة من الهواء، وتنتج طبقة رقيقة من الماء على سطح الجليد الذائب في 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 يمر عبر مكعبات الثلج، فقد يؤدي الدوران المتزايد للجليد إلى ذوبانه في الهواء بشكل أسرع من ذوبانه في الماء، وإذا كانت درجات حرارة الهواء والماء مختلفة، فقد يحدث ذوبان الجليد بسرعة أكبر في الوسط الذي درجة الحرارة الأعلى.
تجربة ذوبان الثلج
تعد أفضل طريقة للإجابة على سؤال علمي هي إجراء تجربة خاصة بك، والتي يمكن أن تؤدي إلى نتائج مفاجئة، مثلما يمكن أن يتجمد الماء الساخن أحيانًا بشكل أسرع من الماء البارد. لإجراء تجربة ذوبان الجليد، يمكن اتباع الخطوات التالية:
- عليك جمد مكعبين من الثلج والتأكد من أن المكعبات متساوية الحجم والشكل ومصنوعة من نفس مصدر المياه. فحجم الماء وشكله ونقاوته يؤثر على سرعة ذوبان الجليد، لذلك لا تريد تعقيد التجربة باستخدام هذه المتغيرات.
- املأ وعاءً بالماء واتركه لبعض الوقت ليصل إلى درجة حرارة الغرفة.
- ضع مكعب ثلج في الماء والآخر على سطح بدرجة حرارة الغرفة ، وتعرف أي مكعب ثلج يذوب أولاً.
- يؤثر السطح الذي يتم وضع مكعب الثلج عليه على النتائج، وإذا كنت في حالة جاذبية صغرى كما يحدث في محطة فضائية، فقد تتمكن من الحصول على بيانات أفضل لأن مكعب الجليد سيطفو 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
- تتمثل خصائص امتصاص الحرارة للأرض في الصخور والنباتات والتربة الرخوة
- زاوية الشمس بالنسبة لسطح الثلج
- كثافة الثلج وثباته.
متى يحدث التغير الكيميائي
عندما يتم صنع مادة جديدة، يحدث تغيير كيميائي عادةً عند مزج مادتين أو أكثر لتكوين مادة جديدة، وقد يؤدي هذا التغيير الكيميائي إلى حدوث انفجارات مثل الألعاب النارية، ويكون من الصعب اكتشاف بعض التغييرات الكيميائية مثل صدأ الأظافر.
إذا لاحظت تغيُّرًا في تكوين الفقاعات، أو اللون، أو درجة الحرارة، فإن هناك احتمالًا كبيرًا لحدوث تغيير كيميائي، ولكن ليس دائمًا، ويمكن للعلماء تحديد ما إذا كان قد حدث تغير كيميائي عن طريق طرح هذا السؤال: هل تم تشكيل المادة من قبل؟ إذا كانت الإجابة هي لا، فإن ذلك يشير إلى حدوث تغيير كيميائي.
بسبب حدوث تغييرات كيميائية، تتكون مواد جديدة، وهذا يعد إشارة لحدوث تغير كيميائي. من الصعب عكس معظم هذه التغييرات بسهولة، على سبيل المثال، عند حرق الأخشاب، لا يمكنك بالفعل إعادة الغازات إلى حالتها الأولى بسهولة كبيرة. ومن خلال ذلك، نتعرف على كيفية ملاحظة التغير الكيميائي
متى تحدث التغيرات الفيزيائية
تتمثل التغييرات الفيزيائية في عدة أشكال، فقد تكون تغييرًا في شكل أو مظهر شيء ما، مثل تجعيد قطعة من الورق أو قصها أو ثنيها أو إذابتها.
نظرًا لعدم تغيير الأشياء في مادتها خلال التغيير المادي، يمكن بسهولة عكس التغيير عادةً ما يحدث، على سبيل المثال، إذا قمت بذوبان السكر في الماء، يمكنك بسهولة عكس التغيير عن طريق تبخير الماء من المحلول، حيث يترسب السكر مرة أخرى عندما يتبخر الماء بالكامل.
الفرق بين التغيير الفيزيائي والكيميائي
| التغيير الفيزيائي | التغير الكيميائي |
| عندما يتعرض مركب ما لتغيير فيزيائي، فإن تركيبه يظل كما هو على الرغم من إعادة ترتيب جزيئاته. | عند تعرض مادة ما لتغير كيميائي، يتغير تركيبها الجزيئي بالكامل، وبالتالي، التغيرات الكيميائية تؤدي إلى تشكيل مواد جديدة، وهذا هو الفرق بين التغيرات الفيزيائية والكيميائية. |
| التغيير المادي هو تغيير مؤقت. | التغيير الكيميائي هو تغيير دائم. |
| يؤثر التغيير المادي على الخصائص الفيزيائية فقط، مثل الشكل والحجم وما إلى ذلك. | يقوم الكيميائي بتغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة، بما في ذلك تركيبها. |
| يتضمن التغيير الجسدي الطفيف جدًا تغيرًا يمكن امتصاصه أو عدمه للطاقة. | يتم خلال التفاعل الكيميائي امتصاص الطاقة وتطورها. |
| تشمل بعض أمثلة التغيير المادي تجميد الماء وذوبان الشمع وغليان الماء وغيرها. | تشمل أمثلة على التغيير الكيميائي هضم الطعام، واحتراق الفحم، والصدأ، وغيرها. |
| عمومًا، لا تَنطوي التّغيّرات الجسديّة على إنتاج الطّاقة. | عادة ما يتضمن التغيير الكيميائي إنتاج الطاقة، ويمكن أن تكون هذه الطاقة على شكل حرارة أو ضوء أو صوت، إلخ |
| في التغيير المادي، لا يتم إنشاء مادة جديدة. | عادةً ما يترافق التغيير الكيميائي مع تكوين واحدة أو أكثر من المواد الجديدة. |
| يمكن عكس التغيير المادي بسهولة، أي يمكن استعادة المادة الأصلية. | التغييرات الكيميائية لا يمكن استعادة المادة الأصلية، أي أنها لا رجعة فيها. |