لماذا كثافة الجليد أقل من الماء

فرق الكثافة بين الماء والجليد

يمتلك الماء خصائص شاذة منها الكثافة غير الطبيعية أو الشاذة، حيث تصل أعلى كثافة للماء في حالته السائلة، بدلاً من أن تكون أعلى كثافة في الحالة الصلبة، لذلك فإنّ الجليد يطفو على الماء، وتتغير الكثافة مع درجة الحرارة لجميع المواد، ولا تتغير كتلتها، ولكنّ الحجم أو المساحة التي تشغلها إمّا أن تزيد أو تنقص مع درجة الحرارة، ويزيد اهتزاز الجزيئات مع ارتفاع درجة الحرارة، ويزيد امتصاصها للطاقة، وبالنسبة لمعظم المواد فإنّ هذا يزيد من المساحة بين الجزيئات، ممّا يجعل السوائل الأكثر حرارةً أقل كثافةً من المواد الصلبة الباردة، أمّا في الماء يتمّ تعويض هذا التأثير عن طريق الرابطة الهيدروجينية (بالإنجليزية: Hydrogen Bonding)، حيث تعمل الروابط الهيدروجينية في الماء السائل على ربط كلّ جزيء من الماء مع ما يُقارب 3.4 من جزيئات الماء الأخرى، وعندما يتجمد الماء فإنّه يتبلور بشكلٍ متشابك وصلب، وتزداد المساحة بين الجزيئات بارتباط كلّ جزيء هيدروجين مع أربع جزيئات أخرى، لذلك تصبح كثافة الجليد أقل من الماء.[1]

كثافة الماء

يمكن تعريف الكثافة على أنّها الكتلة لكلّ وحدة حجم من المادة، ويتمّ التعبير عن الكثافة بوحدة الغرام لكلّ مليلتر، أو لكلّ سنتيمتر مكعب ، وتُكتب رياضياً: الكثافة =الكتلة / الحجم، فإن كانت كتلة الماء تساوي 100 غرام، وحجمه 100 ملل، فالكثافة = 100غرام/100 ملل= 1غرام/ملل.[2]

كيفية تكون الجليد

تمتلك الجزيئات طاقةً تجعلها تتحرك بشكلٍ مستمر في حالتها السائلة، ولدى جزيئات الماء طاقة أكثر من الجزيئات في حالتها الصلبة، ممّا يجعلها تتحرك بشكلٍ أسرع، وتتناثر مع بعضها البعض، وعندما يبرد الماء تقل كمية الطاقة لدى الجزيئات، ممّا يجعلها تتحرك بشكلٍ أبطأ، وعندما تصل درجة حرارة الماء إلى حوالي صفر درجة مئوية تلتصق الجزئيات مع بعضها البعض، وتتحول إلى حالة صلبة، وهي الجليد، وتستمر الجزيئات في التحرك ولكن لا يمكن رؤيتها.[3]

المراجع

1. ↑ Anne Marie Helmenstine (6-3-2017), "Why Is Water More Dense Than Ice?"، www.thoughtco.com, Retrieved 27-2-2018. Edited.
2. ↑ "Which is more dense - Ice or Liquid Water?", www.chemistry.elmhurst.edu, Retrieved 27-2-2018. Edited.
3. ↑ " Water and ice", www.sciencelearn.org.nz,19-7-2007، Retrieved 27-2-2018. Edited.