الذوبان والتجمد والتبخر والتكثف

الثلج والماء والبخار يتكونون من نفس الشيء جزيئات الماء. لكن الجزيئات منتظمة بطريقة مختلفة في كل منهم. هذا ما يجعل لكل من الثلج والماء والبخار شكل وسلوك مختلف. هناك ثلاثة حالات أو مراحل للماء. ربما لاحظت أن الماء لا يظل في نفس حالته دائمًا. يمكن أن يتغير لحالات مختلفة. نسمي هذه التغيرات بالتحولات الطورية. درجة حرارة مكعب الثلج هذا من الثلاجة هي سالب عشرة سيلسيوس. جزيئات الماء متقاربة إلى بعضها. إنها تشكل بنية ثابتة، ولا تتحرك بحرية، وإنما تتذبذب قليلًا في مكانها. لنضيف الحرارة ونرى ما سيحدث. ترتفع الحرارة. تبدأ الجزيئات في مكانها بالتذبذب أكثر فأكثر. عندما تصل الحرارة إلى صفر درجة سيلسيوس، تبدأ البنية بالانحلال عن بعضها، وتستطيع الجزيئات التحرك بحرية أكبر. يتحول مكعب الثلج إلى ماء! نسمى هذا بالذوبان، وهو أحد أنواع التحول الطوري. تحول الصلب إلى سائل. بغض النظر عن كمية الحرارة التي نضيفها، وطالما تبقى أي من الثلج، تظل حرارة الماء ثابتة: صفر درجة سيلسيوس. هذه هي نقطة ذوبان الماء. هنا سترى أن كل الثلج ذاب إلى ماء. لم تعد الجزيئات تشكل بنية ثابتة، لكنها ما زالت متقاربة لبعضها. لنضيف المزيد من الحرارة. ترتفع الحرارة. تزيد سرعة حركة الجزيئات، وتبدأ بالتصادم، والانتشار، حتى ينحل بعضها ويطفو بعيدًا. يتحول الماء إلى بخار الماء- البخار. هذا مثال لتحول الطوري آخر- التبخر. يتحول السائل إلى غاز. إنه يتبخر. يمكن أن تتبخر السوائل بطريقتين مختلفتين. هذه بركة مياه. تمر بضعة أيام، وتختفي البركة. كيف؟ من السهل للجزيئات على السطح الانحلال عن السائل. تتحول جميع المياه إلى بخار شيئًا فشيئًا، وتختفي البركة. هذا أحد أنواع التبخير، أو التبخر. لا يحدث التبخر إلا عند سطح السائل. لنقم الآن بتسخين الماء من الأسفل في غلاية. تسخن جزيئات الماء التي في الأسفل قبل التي عند السطح، وعندما تصل الحرارة إلى 100 درجة سيلسيوس، يبدأ الماء في التحول إلى غاز. يشكل الغاز فقاعات، ترتفع إلى سطح المياه. هذا هو النوع الثاني للتبخير، الغليان. مهما أضفنا المزيد من الحرارة، وطالما أن الماء يغلي، تظل حرارته 100 درجة سيلسيوس، حتى يتحول كل السائل إلى غاز. مائة درجة سيلسيوس هي نقطة غليان الماء. يذوب الثلج، ويتبخر الماء، عندما نضيف الحرارة لجزيئات الماء. ما الذي يحدث عندما نُزيل الحرارة؟ نسمح للبخار بأن يبرد. ومع انخفاض الحرارة، تقل سرعة الجزيئات. عندما تتقارب الجزيئات المتباطئة إلى بعضها فإنها تتكتل سويًا. لذا يتحول بخار الماء إلى ماء سائل. إنه يتكثف. التكثف نوع آخر من التحول الطوري. عندما يتحول الغاز إلى سائل. لنستمر بإزالة الحرارة لتقليلها. تُبطئ الجزيئات أكثر. وعند درجة صفر سيلسيوس، تبدأ الجزيئات في تشكيل بنية منتظمة ثابتة. يتحول الماء السائل إلى ثلج صلب. هذا مثال للتجمد: تحول طوري من السائل إلى الصلب. للماء ثلاثة حالات مختلفة، ويتحول بين تلك الحالات، عبر التحولات الطورية. عندما نضيف الحرارة، يذوب الثلج إلى ماء، ويتبخر الماء إلى بخار. عندما نزيل الحرارة، يتكثف البخار إلى ماء، ويتجمد الماء إلى ثلج.