تتضمن أشهر خواص الماء أنه يغلي عندما تصل درجة حرارته إلى 100 مئوية، ويتجمد عن 0 مئوية، ولكن هذه القاعدة ليست صحيحة دائمًا.
اكتشف العلماء أن هناك مجموعة من العوامل يمكن أن تؤثر في مستويات درجات الحرارة اللازمة لتجميد وتبخير الماء، أهمها الضغط الجوي، فكيف يمكن غلي المياه أو تجميدها عند درجة حرارة غير 0 و100 مئوية؟
أقل درجة حرارة لغليان الماء
للحصول على أدنى درجة حرارة لغليان الماء، يجب أن نبحث عن المكان الذي يحتوي على هواء منخفض الكثافة.
يوضح جاكوب روبرتس ، أستاذ الفيزياء في جامعة ولاية كولورادو الأمريكية: "بالنسبة لنقطة غليان الماء، يرجع الأمر كله إلى الضغط".
وقال روبرتس: "إذا حملت دلوًا من الماء إلى قمة الجبل، فسوف يغلي عند درجة حرارة أقل مما هو عليه عند مستوى سطح البحر، وذلك لأنه كلما قل ضغط الغلاف الجوي على وعاء الماء، قلت الطاقة الحرارية التي يحتاجها الماء ليتبخر".
وأشار أن أعلى موقع على وجه الأرض، وهو قمة جبل إيفرست، على ارتفاع 8849 مترًا، هو المكان الذي يغلي فيه الماء بدرجة حرارة هي الأقل، وتحديدًا عند 68 درجة مئوية.
وعلى الرغم من أن المياه تغلي عند هذا المستوى على قمة جبل إيفرست، لكنها قد تصنع كوبًا سيئًا من القهوة، حيث يجب أن تكون درجة حرارة الماء 87 درجة مئوية على الأقل لصنع مشروب جيد.
أعلى درجة حرارة لتجمد الماء
عند درجة حرارة أعلى من 0 درجة مئوية، يحتاج الماء إلى ما يقرب من 10000 مرة من الضغط الجوي الطبيعي للتجمد، وهو ما لا يحدث بشكل طبيعي في أي مكان على الأرض.
ومع ذلك، يمكن أن يتشكل الجليد عند مستوى سطح البحر إذا كانت درجة حرارة الهواء أعلى من نقطة التجمد، وذلك بفضل التبريد الإشعاعي.
سمحت هذه الظاهرة لسكان المناطق الصحراوية بصنع الثلج دون كهرباء أو درجات حرارة منخفضة، حيث كان الناس الذين يعيشون في الآن بالعراق وأفغانستان يملأون بركًا ضحلة بالمياه ويستيقظون وقد تحوّلت إلى جليد.
ويرجع ذلك إلى أن الهواء فوق المياه يكون جافًا للغاية، مما يشجع الماء على التبخر، قيجلب الماء المتبخر الحرارة معه، مما يؤدي إلى تبريد السائل المتبقي.
بالإضافة إلى ذلك، يشع الماء الحرارة ببطء إلى السماء، في حين أن الهواء القريب من الأرض قد يكون أعلى بقليل من درجة التجمد، فإن الجو الأعلى يمكن أن يكون باردًا بدرجة حرارة تصل إلى ناقص 40 درجة مئوية.
وفي هذه الحالة، تنتقل الطاقة الحرارية من الماء الدافئ نسبيًا إلى سماء الليل شديدة البرودة، فيمكن لكلتا الآليتين معًا خفض درجة الحرارة في مكان تجمع المياه إلى 0 مئوية، على الرغم من أن درجة حرارة الهواء المحيط دافئة بما يصل إلى 5 درجة مئوية.
تحمل أسرار الحرب الأهلية الأمريكية.. اكتشاف مقبرة تحت الماء في فلوريدا
بعد اكتشاف بخار الماء على أحد الكواكب.. هذا ما يحتاجه البشر للحياة خارج الأرض
استخراج الهيدروجين من الماء.. تجارب واعدة تضعه على خارطة وقود المستقبل
