طرق لتقليل سرعة ذوبان الثلج
ماذا يحدث عندما يذوب الثلج
عندما يحدث ذوبان الثلوج، يتحول الثلج إلى ماء، وعادة ما يذوب عشر بوصات من الثلج في بوصة واحدة من الماء، ويعتمد حجم الماء الفعلي على سماكة الثلج. وعلى عكس المطر، يبدو أن تخزين مكعبات الثلج لساعات أو أكثر للاستخدام في الحفلات أو الأحداث مستحيل بسبب العوامل الجوية والأجواء المحيطة التي تؤدي إلى سرعة ذوبان الثلج.
كيفية المحافظة على الثلج من الذوبان
يمكنك الحفاظ على الثلوج وتقليل فترة ذوبانها عن طريق عدة حيل، منها
- يمكن استخدام حاويات فاتحة اللون، مثل صناديق الثلج أو دلاء الثلج، المصنوعة من مادة عاكسة للضوء، حيث تمتص الألوان الفاتحة حرارة أقل بكثير من الألوان الغامقة، وبالتالي تعمل على منع الجليد من الذوبان السريع.
- يجب استخدام حاوية مثل الدلو أو الصندوق المصنوعة من مادة النايلون أو الستايروفوم لوضع الثلوج بها، حيث تساعد هذه المواد في الحفاظ على درجة حرارة الثلج داخل الحاوية لمدة يوم كامل على الأقل. ويجب أيضا حماية الحاوية البلاستيكية من أشعة الشمس المباشرة حتى تظل الحاوية باردة من الليل حتى الصباح .
- يجب تجنب استخدام صناديق أو دلاء مصنوعة من المعدن، حيث تحتفظ بالحرارة ولا تحافظ على الثلج لفترة طويلة.
- قم بتغطية صندوق الثلج أو الدلو بورق الألمنيوم حيث أثبتت الدراسات ، أن السطح العاكس لرقائق الألومنيوم يمكن أن يمنع ذوبان الثلوج لفترة أطول من المواد الأخرى ، فقبل أن تضع مكعبات الثلج في صندوق الثلج لاستخدامه في الحفلات ، يمكنك وضع طبقة من رقائق الألومنيوم في صندوق الثلج (سواء كان صندوقًا أو دلوًا).
- يمكنك تغليف صندوق الثلج باستخدام منشفة، وإذا لم يكن لديك صندوق ثلج أو دلو جيد، يمكنك استخدام حاوية ووضع الثلج داخلها، ثم لف الحاوية بمنشفة أو بطانية نظيفة، حيث يساعد ذلك على الحفاظ على الثلج باردًا لفترة أطول، ومنع ذوبانه بسرعة.
طريقة صنع الثلج
- اولا صنع الثلوج مستخدماً الغاز
استخدم وعاءً بلاستيكيًا وضعه في الماء، ثم ضع الأشياء التي تريد تبريدها في كيس بلاستيكي محكم الإغلاق، وضعه في الوعاء البلاستيكي المملوء بالماء.
ملحوظة: عند استخدام هذه الطريقة، يجب توخي الحذر لعدم وجود الأطفال والانتباه عند التنفس في الوعاء، لأن هذا الغاز المخلوط غير مناسب للشرب أو الاستهلاك.
- ثانياً صنع الثلوج مستخدماً أسيد الصوديوم
يمكن إضافة كمية مناسبة من كبريتات الصوديوم إلى الماء المغلي، ثم يتم التحريك بصورة مستمرة وصب الخليط في كوب، وتركه يبرد في الثلاجة قبل صبه في وعاء عميق.
- ثالثاً صنع الثلوج مستخدماً الكبريت
المكونات: كوب ماء، كبريت، أعواد مصاصة، ملح.
الطريقة: نقوم بوضع الملح في الكوب، ثم نشعل طرف واحد من المصاصة ونسد الطرف الآخر، ثم نضع الطرف المشتعل في الماء لمدة خمس ثواني.
- رابعاً صنع الثلوج مستخدماً المصاصة
نقوم بوضع الملح في وعاء ماء، ثم نأخذ ماصة ونضع إصبعنا على أحد طرفيها، ونشعل الطرف الآخر، ثم نقوم بوضع الطرف الساخن من الماصة في الوعاء، مع الحرص على عدم لمس الطرف الساخن بأصابعنا، ثم ننتظر لمدة خمس ثوانٍ، ثم نزيل الماصة بسرعة.
تأثير الملح على تجمد الماء
نعلم جميعا أن الماء يتكون من ذرة أكسجين وذرتي هيدروجين، وذلك يتسبب في تجمد السائل الشفاف عند درجة صفر مئوية. وعندما تصل درجة حرارته إلى 100 درجة مئوية وضغطه إلى 1 جو، يصل إلى نقطة الغليان. كما يتكون ملح الطعام من كاتيونات الصوديوم (ذرات الصوديوم موجبة الشحنة) وأيونات الكلوريد (ذرات الكلور سالبة الشحنة)، والاثنان مرتبطان بروابط أيونية. وعند خلط الملح بالماء، تختفي الرابطة الأيونية على الفور، وتفصل الأيونات عن بعضها البعض، ثم تحيط الأيونات التي تتوسطها جزيئات الماء والصوديوم والكلور بشكل كروي، ويسمى ذلك المذيب.
كما أن المياه العذبة تتجمد عندما تصل لدرجة حرارة صفر ، حيث تعمل على تشكيل الثلوج ، وهي الحالة الصلبة للماء ومع ذلك ، هذا لا يعني أن السائل سيختفي تمامًا ، كما تتطلب قواعد الكيمياء الحفاظ على التوازن بين المادة الصلبة والمادة السائلة ، وذلك يكون من خلال التعايش بنسب ثابتة وفقًا للتغيرات في درجة الحرارة والضغط ، حيث وجدنا طبقة رقيقة من الماء السائل تغطي الجزء المتجمد ومع ذلك ، فلا يمكن أن نعتبر التوازن الحالي ثابتًا ، وبدلاً من ذلك ، شهدت انتقالًا دائمًا من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ، بما يعادل انتقالًا مشابهًا بنفس الطريقة في الاتجاه المعاكس ، وبالتالي الحفاظ على هذا التوازن.
عند إضافة الملح، ستحدث تغييرات أساسية في الطبقة السائلة. تعمل الجزيئات الموجودة في الماء على إذابة الملح المضاف، مما يساعد على تقليل تدفق الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة. لأن جزيئات الماء السائل المحاطة بأيونات الملح تميل إلى الذوبان، فإنها تميل إلى التجمد في التوازن الحالي. ومن ناحية أخرى، يتم استمرار تحويل الماء المتجمد إلى سائل، مما يكسر التوازن ويحرك توازن الماء المتجمد نحو السائل، مما يؤدي تدريجيا إلى ذوبان الثلوج.
طريقة ذوبان الثلج
عندما يتم تسخين الثلج، يتحول إلى ماء سائل بسبب زيادة حركة جزيئات الماء نتيجة لارتفاع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى ضعف وكسر الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء. ومن المعروف أن الثلج يحافظ على البرودة والصلابة في وسطه لفترات طويلة عندما تمتص جزيئات الماء الطاقة، وذلك لأنه يذوب بشكل أسرع من الخارج ويستمر في التسخين حتى يتجاوز درجة حرارة الماء نقطة الغليان وهي 100 درجة مئوية. وبسبب هذا الارتفاع في درجة الحرارة، تنكسر الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الهيدروجين تماما، مما يتسبب في تكون بخار الماء.
درجة انصهار الثلج
الأساس العلمي لذوبان مكعبات الثلج هو عندما تصل درجة حرارة المكعبات إلى الصفر مئوية أو أقل، فإنها تظل مجمدة وصلبة. يمكن تغيير حالة الماء عن طريق تغيير درجة الحرارة، وذوبان الجليد هو التحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة. عندما يتعرض الثلج لأشعة الشمس، يرتفع حرارته ويفقد قدرته على التصاق الجزيئات، وهذا سبب خصائص تجمد الماء. يذوب الجليد عند نفس درجة تجمد الماء، وهي الصفر درجة مئوية، ودرجة انصهار الجليد تبلغ حوالي 333500 جول لكل كيلوغرام من الجليد.