هل يُمكن للماء أن يغلي ويتجمد في نفس الوقت؟

جميعنا يعلم أن من خصائص الماء أنه يغلي عند 100 درجة مئوية ويتجمد عند 0 درجة مئوية،  ولكن هل من الممكن أن يغلي الماء ويتجمد في نفس الوقت؟!! قد يبدو السؤال في ظاهره غبياً لكن الحقيقة عكس ذلك تماماً فالماء يمكن فعلاً أن يغلي ويتجمد في ذات اللحظة، قد يصعب علينا فهم هذا الأمر ولكن المسألة تحتاج إلى القليل من الفيزياء لفهمها.

هل يُمكن للماء أن يغلي ويتجمد في نفس الوقت؟ 3 20/12/2020 - 1:44 م

أولاً يجب أن نصحح المعلومة الخاطئة التي نتداولها بيننا كل يوم وهي أن الماء يغلي عند 100 درجة ويتجمد عند 0 درجة مئوية،  فهناك عامل آخر يؤثر على درجة غليان وتجمد الماء وهو الضغط الجوي، ربما لا نلاحظ هذا العامل لأن تأثيره ليس مرئياً، والصواب هو أن نقول أن الماء يغلي عند 100 درجة ويتجمد عند 0 درجة مئوية و”تحت ضغط جوي قدره 101.325 كيلو باسكال” وكلما قلَّ الضغط الجوي فإن الماء سيغلي عند درجة حرارة أقل من 100 درجة والعكس صحيح، فإذا صعدنا على قمة جبل إفيرست وقمنا بغلي الماء هناك فسنلاحظ أن درجة غليانه تساوي 69 درجة مئوية وذلك لأن الضغط يقل كلما ارتفعنا عن سطح الأرض.

هل يُمكن للماء أن يغلي ويتجمد في نفس الوقت؟ 1 20/12/2020 - 1:44 م

معنى ذلك أن الماء يمكن أن يغلي عن طريق رفع درجة الحرارة أو تقليل الضغط، وعند وصول درجة الحرارة والضغط إلى درجة التناسب للمادة في الحالات الثلاث : الصلب والسائل والغاز تدخل المادة فيما يسمى بالتوازن الديناميكي الحراري عندها تتوحد تلك الحالات الثلاث عند نقطة محددة للضغط ودرجة الحرارة عند ثبوت الحجم، بمعنى أن الماء سيتواجد في حالة السائل والبخار والثلج معاً عند هذه النقطة الثلاثية وهي تحدث عندما تبلغ درجة حرارة الماء 273.16 درجة كلفن أي ما يعادل 0.01 درجة مئوية وضغط جوي يبلغ 611.657 باسكال أو 0.006 بار.

هل يُمكن للماء أن يغلي ويتجمد في نفس الوقت؟ 2 20/12/2020 - 1:44 م

فنلاحظ في هذا الفيديو أنه يتم سحب الهواء من الوعاء الزجاجي المحتوي على القليل من الماء بواسطة أنبوب تفريغ فيبدأ الماء بالغليان نتيجة تقليل الضغط ثم نلاحظ تكون بللورات الثلج على سطح الماء حتى يتجمد كلياً ثم يعود الماء ليغلي من جديد وهكذا.

إنها حقاً تجربة مذهلة تجتمع فيها خاصيتي الغليان والتجمد بشكل عجيب… هذه هي الفيزياء!