ما هي نقطة التجمد في مئوية؟

يمكن تعريف نقطة التجمد على أنها درجة الحرارة التي يتحول فيها السائل إلى مادة صلبة عند ضغط معين. عادة ما يتم تعريف نقطة التجمد بعد تعرض السائل لدرجات حرارة منخفضة. ومع ذلك ، في بعض المواد ، يحدث التجميد بعد أن يواجه السائل زيادة في درجة الحرارة. المادة الأكثر شيوعًا ، الماء ، لها نقطة تجمد تساوي 0 درجة مئوية.

البرودة الفائقة

التبريد الفائق هو العملية التي بموجبها لا يتحول السائل إلى شكل صلب على الرغم من تعرضه لدرجات حرارة أقل من درجة التجمد. سوف يتبلور هذا السائل فقط بعد نواة بذرة إضافية ، أو تضاف بلورة البذور فيها. ومع ذلك ، إذا حافظ السائل على تركيبه الهيكلي الأصلي ، فسيصلب. تتميز السوائل الفائقة البرودة بخصائص فيزيائية متميزة ، لم يتم فهم الكثير منها بشكل قاطع من قبل العلماء. من المعروف أن الماء يبقى في الحالة السائلة بعد التبريد البارد حتى عند درجات حرارة منخفضة تصل إلى (سالب) 4000 درجة مئوية وعندما يتعرض لظروف الضغط العالي ، سيبقى الماء البارد في حالة سائلة عند درجات حرارة منخفضة - (سالب) 700 درجة مئوية . للمقارنة ، نقطة التجمد للمياه النقية في الظروف العادية هي 00 درجة مئوية.

بلورة

في معظم السوائل ، تنطوي عملية التجميد على التبلور. التبلور هو العملية التي يتحول فيها السائل إلى شكل صلب بلوري عند التعرض لدرجات حرارة منخفضة وتغيير الهيكل الذري للسائل لتشكيل بنية بلورية. يتباطأ التجميد أثناء التبلور وتبقى درجات الحرارة ثابتة حتى يكتمل التجميد. إلى جانب درجة الحرارة ، هناك عوامل أخرى تؤثر على عملية التبلور وهي تأين السائل واستقطابه.

تزجيج

هناك العديد من المواد التي لا تتبلور حتى عندما تتعرض لدرجات حرارة منخفضة ولكن بدلاً من ذلك تمر بعملية تعرف باسم التزجيج حيث تحتفظ بحالتها السائلة ولكن درجات الحرارة المنخفضة تغير خصائصها اللزجة. وتعرف هذه المواد باسم المواد الصلبة غير المتبلورة. بعض الأمثلة على هذه المواد الصلبة غير المتبلورة هي الجلسرين والزجاج. ومن المعروف أيضا أن بعض أشكال البوليمرات تخضع للتزجيج. تختلف عملية التزجيج عن التجمد حيث يتم تعريفها على أنها عملية غير متوازنة حيث لا يوجد توازن بين البلورة وشكلها السائل.

طارد للحرارة وتجمد للحرارة

عملية التجميد في معظم المركبات هي في المقام الأول عملية طاردة للحرارة مما يعني أنه لكي يتحول السائل إلى حالة صلبة ، يجب إطلاق الضغط والحرارة. هذه الحرارة المنبعثة هي حرارة كامنة وتسمى أيضًا المحتوى الحراري للانصهار. إن المحتوى الحراري للانصهار هو الطاقة اللازمة لتحويل السائل إلى مادة صلبة والعكس صحيح. الاستثناء الوحيد الملحوظ لهذا التعريف هو أي سائل فائق التبريد بسبب تغيير خواصه الفيزيائية. هناك عنصر واحد يُعرف عنه تجميد ماص للحرارة حيث تكون درجة الحرارة مطلوبة لزيادة التجميد. هذا العنصر هو الهيليوم -3 الذي يتطلب ضغطًا معيّنًا زيادة في درجة الحرارة حتى يحدث التجمد ، وبالتالي يمكن وصفه بأنه يحتوي على المحتوى الحراري السلبي للانصهار.

تطبيق التجميد

عملية التجميد لها العديد من الاستخدامات الحديثة. أحد الاستخدامات هو الحفاظ على الطعام. السبب وراء نجاح التجميد في حفظ الأغذية هو أنه يقلل من معدل تفاعل المركبات في الغذاء وكذلك يمنع نمو البكتيريا عن طريق الحد من توافر الماء السائل.