وجود الماء في البيئة
يمثل الماء حوالي 70% من مساحة الكرة الأرضية، ويحتل مكانة هامة بعد الهواء مباشرةً لضمان استمرارية الحياة. يدخل الماء في تركيب الأنسجة والخلايا الحية للكائنات الحية، كما يشارك في تكوين العديد من الخضروات والفواكه والنباتات. يتواجد الماء في الطبيعة بثلاث صور مختلفة، وتعتمد هذه الصور على درجة حرارة الماء عمومًا.
نجد الماء في صورته السائلة في المحيطات والأنهار والبحيرات، وهو الماء الذي نشربه. كما يتواجد في صورة غازية (بخار الماء)، بالإضافة إلى صورته الصلبة عندما يتحول إلى جليد. يتكون الجليد على شكل ثلوج في المناطق الجبلية المرتفعة أو خلال فصل الشتاء.
تغيرات حالة الماء
يمكننا تحويل الماء من حالة إلى أخرى عن طريق التحكم في درجة حرارته. على سبيل المثال:
- يمكن تحويل الماء من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بتسخينه، أي عندما تتجاوز درجة حرارته الصفر المئوي.
- يتحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، وهذا ما نراه بوضوح عند تبخر المياه بفعل أشعة الشمس.
- قد يعود الماء من حالته الغازية إلى حالته السائلة بعد التبخر عندما يلامس طبقات الجو الباردة، وهو ما يعرف بالتكاثف، ثم يعود إلى الأرض على شكل أمطار.
- يتحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة عندما تنخفض درجة حرارته إلى ما دون الصفر المئوي.
- كما توجد حالة أخيرة يتحول فيها الماء من حالته الصلبة مباشرة إلى الحالة الغازية.
آلية تشكل الجليد
تنتج دورة الماء في الطبيعة أشكالًا متنوعة من الهطول. بعد تبخر الماء السائل ووصوله إلى الطبقات العلوية الباردة من الجو، يتكاثف وقد يهطل على الأرض مرة أخرى على هيئة أمطار أو حبات برد أو ثلوج.
الثلج هو عبارة عن مجموعة من البلورات الجليدية الدقيقة، وتعتمد كثافته وقوته على المنطقة وقربها أو بعدها عن القطبين الشمالي والجنوبي. من المعروف أن الثلوج لا تتساقط على جميع دول العالم، خاصة الدول الاستوائية. تتشكل هذه البلورات الجليدية عندما يلتقي بخار الماء الرطب بالتيارات الهوائية الباردة في الطبقات العلوية، والتي قد تصل درجة حرارتها إلى 12 درجة مئوية تحت الصفر.
يشترط لتشكل الثلوج وجود ما يسمى “نويات التكاثف”، وهي عبارة عن ذرات صغيرة متناثرة في الهواء، تشكل القاعدة التي تتكون عليها قطرات الماء المتجمدة. عندما تتصل أكثر من نواة مع بعضها البعض، تتشكل البلورة الثلجية سداسية الجوانب، والتي تسقط وتتراكم على الأرض بسبب وزنها الأثقل من وزن الهواء.
أساليب تجميد الماء
توجد طرق عديدة لتجميد الماء دون الحاجة إلى استخدام الثلاجة. هناك بعض المواد الكيميائية التي يمكن استخدامها، مثل كربونات الصودا أو بعض أنواع الأملاح كالآزوتات. فيما يلي طريقة منزلية بسيطة لتجميد الماء بسرعة:
- مكعب من السكر الأبيض وسكر بني.
- رشة ملح.
- كوب ماء بدرجة حرارة الغرفة.
- عود أسنان ونار.
الطريقة: يتم وضع السكر والملح في كأس الماء، ثم يحرق عود الأسنان ويوضع في كأس الماء، والانتظار قليلًا.
