تجمّد الماء
يتجمد الماء عند درجة حرارة معينة تُعرف بنقطة تجمد الماء، حيث يتحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة. في المقابل، نقطة الانصهار تشير إلى درجة الحرارة التي يتحول عندها الماء من الحالة الصلبة إلى السائلة. تُعتبر درجة حرارة صفر مئوي (32 فهرنهايت) هي نقطة تجمد الماء، وغالبًا ما يحدث كل من التجمد والانصهار عند نفس الدرجة. ومع ذلك، قد يظل الماء في حالته السائلة حتى في درجات حرارة تصل إلى 40-42 فهرنهايت تحت الصفر، بسبب ظاهرة تدعى التبريد الفائق (بالإنجليزية: supercooling) التي تؤجل عملية التجمد، أو نتيجة لوجود بعض الشوائب في الماء.
أثر تجمد الماء
عادةً ما يتقلص حجم معظم المواد عند انخفاض درجة حرارتها، لكن الماء يتصرف بشكل مختلف بعض الشيء. فهو يبدأ بالتقلص عند درجة حرارة 39 فهرنهايت (4 درجات مئوية)، ومن ثم يبدأ بالتمدد عندما تنخفض الحرارة إلى أقل من ذلك. يفسر هذا السلوك بظهور فراغات بين جزيئات الماء عندما يتجمد، مما يؤدي إلى إعادة تنظيم الجزيئات في ترتيب سداسي، مكونًا بلورات الثلج.
حالات الماء الفيزيائية
يوجد الماء في الطبيعة في ثلاث حالات رئيسية، وهي كالتالي:
- الحالة السائلة: تتواجد هذه الحالة في العديد من البيئات، وتأتي من مصادر متعددة مثل الأمطار، وهناك نوع يسمى بالماء النقي الذي يكون خاليًا من الأملاح والأتربة والشوائب بشكل عام.
- الحالة الصلبة: تعرف أيضًا باسم الثلج أو الجليد، حيث يتجمد الماء ويتحول إلى الحالة الصلبة عند درجة حرارة صفر مئوي.
- الحالة الغازية: هي الحالة التي لا تُرى بوضوح، وفيها يتحول الماء من الحالة السائلة إلى غازية، والتي تكون عديمة اللون والرائحة، مع إمكانية شم رائحتها. تجدر الإشارة إلى أن الماء يتحول إلى غاز بفعل الحرارة، ومدة البخار تعتمد على التغيرات في درجة الحرارة المحيطة.