يمكن أن يكون للماء كثافتان مختلفتان بإحداث تغير في درجة الحرارة، تُعرَّف الكثافة بأنها مقياس للكتلة في كمية أو حجم معين من مادة ما. يمكن حساب كثافة أي مادة من خلال عملية حسابية بسيطة، والتي تتكون من قسمة كتلة المادة على حجم المادة. سؤال اليوم حول كثافة الماء في ظل تغير درجة الحرارة. تقول العبارة أن الماء يمكن أن يكون له كثافتان مختلفتان عند إحداث تغيير في درجة الحرارة. في الأسطر القليلة التالية، ستعرف ما إذا كانت عبارة صحيحة أم خطأ.
يمكن أن يكون للماء كثافتان مختلفتان بإحداث تغير في درجة الحرارة
القول بأن الماء يمكن أن يكون له كثافتان مختلفتان عند إحداث تغيير في درجة الحرارة صحيح ؛ لأن كثافة الماء تتأثر بدرجة الحرارة، فعند حمل نفس الكمية من الماء وتبريدها أو تسخينها، تتغير كثافتها مع تغير درجة الحرارة، فتكون كثافة الماء حوالي 1 جرام لكل مليلتر، ولكن هذه الكثافة تتغير مع تغير درجة الحرارة. تغير في درجة الحرارة. الفرق في درجات الحرارة، وأقرب مثال على حياتنا اليومية هو الثلج والماء، إذا أحضرنا كميتين متساويتين من الماء ووضعنا الكمية الأولى في الفريزر حتى يصبح قالبًا جليديًا ونترك الكمية الأولى بدون تأثير، أي درجة حرارة في ستعمل هذه التجربة على تقليل كثافة الماء المثلج، وهذا ما يفسر ظاهرة تطفو المكعبات في كوب العصير، وهذا يفسر تطفو الجبال الجليدية على سطح الماء.
بالطبع، تتغير كثافة الماء عندما ترتفع درجة حرارته. على سبيل المثال، كثافة كمية من الماء عند درجة حرارة 10 درجات مئوية هي 0.99975، بينما كثافة نفس الكمية من الماء عند درجة حرارة 60 درجة مئوية هي 0.98338.
كيف تؤثر الملوحة على كثافة الماء
سبق أن ذكرنا أنه يؤثر على كثافة الماء، مثلما تؤثر الملوحة على كثافة الماء، فعندما تذوب كمية من الملح في الماء العذب تزداد كثافة الماء بسبب زيادة كتلة الماء. لأن أيونات الملح أثقل من جزيئات الماء، وهنا تكون العلاقة مباشرة، أي كلما زادت ملوحة الماء، زادت كثافته، لذلك نجد أن مياه المحيط أكثر كثافة من المياه العذبة ؛ لأن مياه المحيط كما نعرفها هي مياه ذات ملوحة أعلى من المياه العذبة، فإن كثافة المياه العذبة تبلغ حوالي 1000 كيلوجرام لكل متر مكعب، بينما تتراوح كثافة مياه البحر أو المحيطات من 1020-1030 كيلوجرام لكل متر مكعب.
خواص الماء
الماء هو المكون الرئيسي للحياة، وفيما يلي سنتعرف على خصائصه الفريدة الأكثر تميزًا:
- الماء مذيب ممتاز – الماء له قدرة عالية على إذابة معظم المواد الأيونية والقطبية، لكن الاعتقاد الخاطئ الشائع أن الماء لديه القدرة على إذابة جميع المواد، ولهذا السبب يقول البعض أن الماء مذيب عالمي، وهذا المصطلح غير صحيح على سبيل المثال، يمكن أن يذيب الماء الأملاح والسكريات، لكنه لا يذيب الزيوت. نظرًا لأن جزيئات الزيت لا تنجذب إلى جزيئات الماء، فعندما يمتزج الماء بالزيت، يطفو الزيت على السطح وينفصل عن الماء.
- الماء أقل كثافة في الحالة الصلبة – هذا ما ذكرناه في بداية مقالنا الجليد الصلب أقل كثافة من الماء السائل.
- يتمتع الماء بخصائص الالتصاق والتماسك: تتمتع جزيئات الماء بقوى متماسكة تجعلها قادرة على تكوين روابط هيدروجينية بين جزيئاتها، كما أن الماء له قوى لاصقة تسمح له بالالتصاق بالمواد الأخرى.
- يحتوي الماء على حرارة عالية من التبخر: يمكن تحويل الماء من صورته السائلة إلى بخار عند تسخينه لتحقيق حرارة التبخر.
- يتمتع الماء بسعة حرارية عالية: مما يعني أنه لرفع درجة حرارة كمية من الماء، يلزم توفير كمية كبيرة من الطاقة.