حالة الماء في البيئة الطبيعية
يشكل الماء حوالي 70% من سطح الأرض، ويعتبر العنصر الثاني الأكثر أهمية لاستمرار الحياة بعد الهواء. فالماء يدخل في تكوين الأنسجة والخلايا الخاصة بالكائنات الحية، بالإضافة إلى كونه جزءًا أساسيًا من تكوين العديد من الفواكه والخضروات والنباتات. يتواجد الماء في البيئة الطبيعية بشكل ثلاثي، والتي تعتمد على درجة الحرارة العامة للماء.
يمكن رؤية الماء في الحالة السائلة كما هو الحال في المحيطات والأنهار والبحيرات، التي نستخدمها للشرب. كذلك، يتواجد الماء على شكل غاز (بخار الماء)، وأيضًا في صورته الصلبة عندما يتجمد، حيث يظهر على شكل ثلوج يمكن أن تتواجد إما في المناطق الجبلية العالية، أو تنزل في فصول الشتاء.
أنواع تحول الماء
من المهم أن نشير إلى إمكانية تحويل الماء من حالة إلى أخرى من خلال تعديل درجة حرارته. على سبيل المثال:
- يمكن تحويل الماء من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة من خلال تسخينه، أي عندما ترتفع درجة حرارته فوق الصفر.
- يمكن أن يتحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، وهذا واضح عند تبخر الماء بفعل أشعة الشمس.
- عندما يتبخر الماء ويصل إلى الطبقات الباردة من الجو، فإنه يتكاثف مجددًا، وهذا يعود على شكل مطر.
- قد يتجمد الماء ويتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة عندما تنخفض درجة حرارته إلى ما دون الصفر.
- في حالة معينة، يمكن أن يتحول الماء من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية بدون المرور بالحالة السائلة.
عملية تكوّن الثلج
ينتج snow من دورة حياة الماء في الطبيعة أشكال مختلفة من الهطول. بعد تبخر الماء السائل ووصوله إلى الطبقات الباردة في الغلاف الجوي، يتكاثف ويتساقط على الأرض مرة أخرى إما على شكل مطر أو كتل من الثلج.
الثلج هو مجموعة من البلورات الجليدية الدقيقة، وتختلف كثافتها وقوتها بناءً على الموقع الجغرافي، ومدى قربه أو بعده عن القطبين الشمالي والجنوبي. ومن المعروف أن الثلوج لا تتساقط في جميع أنحاء العالم، خاصة في المناطق الاستوائية. تتشكل هذه البلورات الجليدية عندما يتفاعل بخار الماء الرطب مع تيارات الهواء الباردة في الطبقات العليا، والتي قد تصل درجات حرارتها إلى 12 درجة تحت الصفر.
من الشروط الأساسية لتشكل الثلج هو وجود “نويات التكاثف”، وهي ذرات صغيرة منتشرة في الهواء تعتبر القاعدة التي تتكون عليها قطرات الماء المتجمدة. عندما تتصل أكثر من نواة معًا، تتكون بلورة ثلجية سداسية الجوانب، تسقط لتتجمع على الأرض بسبب وزنها الثقيل مقارنة بوزن الهواء.
طرق تحويل الماء إلى ثلج
هناك عدة طرق يمكننا من خلالها تحويل الماء إلى ثلج من دون الحاجة إلى استخدام الثلاجة. يمكن استعمال بعض المواد الكيميائية مثل كربونات الصودا أو أنواع معينة من الأملاح مثل الأزوتات. فيما يلي طريقة منزلية بسيطة لتحويل الماء إلى ثلج:
- مكعب من السكر الأبيض والبني.
- رشة من الملح.
- كوب من الماء في درجة حرارة الغرفة.
- عود أسنان ولهب.
- يتم إضافة السكر إلى كوب الماء مع الملح، ثم يتم حرق عود الأسنان ووضعه في الكوب، وننتظر.