معلومات عن الماءالجزء الثالث
الخواص الفيزيائية للماء:
الماء العذب: هو سائل لا طعم له ولا رائحة. يغلي عند الدرجة 100 درجة سيليسيوس (212 فهرنهايت) ويتجمد عند الدرجة صفر مئوية (32 فهرنهايت).
الماء كباقي السوائل لا يمكن ضغطه. وهذه الخاصية تجعله مفيداً في المكابس والأجهزة الهيدروليكية الأخرى.
تكون كثافة الماء أعظمية عند الدرجة (4) درجة سيليسيوس ما يعادل (93.2) فهرنهايت. وعند هذه الدرجة من الحرارة يزن غالون واحد من الماء 8.3 باوند حيث:
- (1 ليتر من الماء يزن اكغ).
- (1 قدم مكعب من الماء يزن 62.4 باوند).
- (1 سم مكعب من الماء يزن 1 غ).
تستخدم الكثافة الأعظمية للماء كمقياس للمقارنة للتعبير عن كثافة السوائل والمواد الصلبة الأخرى.
وعلى خلاف معظم السوائل الأخرى يتمدد الماء عند تجمده. فعندما يتحول الماء إلى جليد يزداد حجمه بمعدل 112 حيث يحتل وزن معين من الجليد مساحة أكبر من وزن مساو له من الماء.
يطفو الجليد على سطح الماء. هذه الخاصية الفيزيائية للماء لها آثار مهمة فإذا تقلص الماء أثناء تحوله للحالة الصلبة سيكون الجليد أثقل من حجم مساو له من الماء وسوف يغرق وستمتلئ قيعان البحيرات والمحيطات بالكتل الجليدية بعيداً عن حرارة أشعة الشمس وستصبح الأرض تدريجياً أكثر برودة وسيتشكل المزيد والمزيد من الجليد ومع مرور الوقت ستندثر الحياة.
الحرارة النوعية:
تبلغ حرارة الماء النوعية وفق النظام المتري (1 سعرة حرارية).
حيث السعرة الحرارية: هي كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة 1 غرام من المادة درجة مئوية.
في النظام البريطاني وحدة حرارية بريطانية: هي كمية الحرارة المطلوبة لرفع درجة حرارة 1 باوند من المادة درجة فهرنهايت واحدة.
يمتلك الماء درجة حرارة نوعية أعلى من أي مادة أخرى. فعلى سبيل المثال:
يحتاج الماء ما يقارب 33 ضعف من كمية الحرارة لرفع درجة حرارة 1غرام منه درجة مئوية واحدة. وهذا ما يحتاجه رفع درجة حرارة 1غرام من الذهب درجة مئوية واحدة.
وعندما يصبح الماء ساخناً فإنه يخزن 33 ضعف من الحرارة والتي هي نفس الكمية التي يحتاجها الذهب ليبرد.
تحمي الحرارة النوعية للماء الكائنات الحية التي تتكون معظم أجسامها أساساً من الماء من التغيرات العنيفة في درجات الحرارة.
كما أنّ للحرارة النوعية تأثير هام على الطقس والمناخ. فالمحيطات والبحيرات الكبيرة أكثر برودة من الأراضي المجاورة لها في الصيف. وتساعد على تبريد الأرض في الشتاء حيث تطلق الماء الحرارة التي امتصتها في الصيف مساعدة في تدفئة الأرض. وتساعد مياه المحيطات والبحار الباردة والدافئة على تعديل درجة الحرارة بشكل كبير في بعض أجزاء من الأرض.
التبخر:
الماء كغيره من المواد يتبخر عند تعرضه للحرارة من البيئة المحيطة به (يتحول إلى بخار).
تتطلب عملية تبخر الماء كمية كبيرة من الحرارة حيث:
(يحتاج تبخير 1 غرام من الماء 450 سعرة حرارية عند درجة الغليان 100 درجة مئوية).
وعند درجات الحرارة الأقل يحتاج سعرات حرارية أكثر.
و(37 درجة مئوية =98.6 درجة فهرنهايت) عند درجة حرارة الجسم الطبيعية حيث كمثال: 1 غرام من الماء يحتاج 577 سعرة حرارية حتى يتبخر. وهكذا كل 1 غرام من العرق يحتاج 577 سعرة حرارية حتى يتبخر مبردا بذلك الجسم.
وبالمثل عملية تبخر الأمطار والثلوج تأخذ كميات هائلة من الحرارة من المناطق المحيطة بها.
ولأنّ الماء يمتص الكثير من الماء حتى يتبخر فإنّ جزيئات بخار الماء تمتلك طاقة عالية للغاية. وهذه الخاصية التي تجعل من دقائق البخار مصدراً للطاقة.
يؤثر بخار الماء بشكل كبير على المناخ حيث يمتص جزءاً من حرارة الشمس خلال النهار ويعدل من خلالها حرارة الأرض ليلاً.
في الصحراء تكون جزيئات بخار الماء شحيحة لذلك يوجد فرق كبير في درجات الحرارة بين الليل والنهار.
التكاثف:
التكاثف هو عملية تحول الجزيئات من الحالة البخارية إلى الحالة السائلة. تؤثر تكاثف جزيئات بخار الماء تأثيرا كبيرا على الطقس والمناخ.
في التكثيف: تطلق جزيئات بخار الماء الكمية نفسها من الحرارة التي كانت مطلوبة لتشكله.
ويتم إطلاق الحرارة بشكل ضباب، ندى وصقيع عندما يتكاثف البخار في المبردات.
التجمد والذوبان:
يتجمد الماء عند الدرجة صفر مئوية حيث:
(كل 1 غرام من الماء يطلق 80 سعرة حرارية).
وتبقى درجة حرارة الماء ثابتة عند الدرجة صفر مئوية حتى تتجمد كل قطرة منه.
وعندما يذوب الجليد الذي درجة حرارته صفر مئوية يمتص كمية من الحرارة مساوية ل 80 سعرة حرارية لكل 1 غرام من الجليد.
وتبقى حرارة الجليد ثابتة حتى ذوبان آخر قطرة منه.
ومن خلال الحرارة الممتصة التي تحتفظ بها القطعة الجليدية يبرد المشروب المثلج.
إنّ الكميات الكبيرة من الحرارة التي تطلق أو تمتص عند ذوبان أو تجمد بحيرة كبيرة تؤثر بشكل ملحوظ على مناخ الأراضي على شواطئها.
التوتر السطحي:
ينشأ التوتر السطحي عن تلاصق الجزيئات السطحية مع بعضها ومن ثم يتم سحبها باتجاه الداخل من قبل الجزيئات الأخرى مشكلة طبقة رقيقة واضحة على المياه.
تطفو الإبرة عند وضعها بعناية على سطح الماء. كما أنّ هذه الخاصية تمكن عناكب المياه وبعض الحشرات من المشي على سطح الماء.
من الضروري التخفيض من التوتر السطحي للماء عند استخدامه في الغسيل وذلك للسماح للماء بترطيب جزيئات الأوساخ وتنظيف السطح الموجودة عليه هذه الأوساخ. ويتم تخفيض التوتر السطحي للماء باستخدام الصابون والمنظفات الأخرى.
