چگونه آب تبدیل به یخ می شود؟

احتمالاً تا به امروز حوض، دریاچه و یا رودخانه ای را به حالت یخ بسته مشاهده کرده اید. همچنین ممکن است به وجود آمدن ورقه ای از یخ را روی سطح آب تماشا کرده باشید. بیایید ببینیم آبی که در درون یک حوض است چگونه به یخ تبدیل می شود؟

وقتی که هوای بالای حوض به تدریج سرد می شود، سطح روی آب را نیز سرد می کند. آب های سرد، سنگین تر از آب هایی هستند که در زیر قرار گرفته اند. پس در نتیجه، آب های سرد و سنگین تر پایین می روند و آب های گرم بالا می آیند و جای آب های سرد را می گیرند.

دوباره، قسمت بالای آب که در مجاورت هوای سرد قرار گرفته است، سرد می شود و به همان ترتیب پایین می رود.

این عمل آنقدر ادامه خواهد یافت تا اینکه همه ی آبی که در حوض وجود دارد سرد می شود و درجه ی حرارتش به حدود 3 درجه ی سانتی گراد می رسد. سپس سطح بالای آب باز هم سردتر می شود ولی این بار بر خلاف دفعات گذشته دیگر پایین نخواهد رفت. دلیل پایین نرفتن آب این است که قسمت های پایین آب تا 3 درجه ی سانتی گراد سرد شده و به اندازه ی کافی سنگین گشته اند. وقتی سطح بالای آب آماده ی یخ بستن می شود، آنگاه آنقدر سرد می گردد تا حرارتش به صفر درجه ی سانتی گراد یا پایین تر از آن می رسد و در اینجا است که بلورهای ریزی در آن به وجود می آیند. هر کدام از این بلورها دارای شش شعاع یا شش نوک می باشند. زمانی که این بلورها به یکدیگر می پیوندند، تشکیل یخ می دهند و چندان طول نمی کشد که یخ مورد بحث سطح بالای آب را سراسر خواهد پوشاند.

گاهی از اوقات، رنگ یخ به رنگ روشن و شفاف است. اما گاهی نیز رنگ یخ تیره می باشد و به ابر شباهت پیدا می کند. دلیل این موضوع آن است که هر قطره ی آبی که یخ می بندد، یک حباب کوچک هوا را آزاد می کند. این حباب به شاخه های بلور می چسبد و به تدریج که بلورهای دیگری به وجود می آیند، حباب هوا در آن میان محبوس می شود و رنگ یخ را تیره و کدر می نماید. اما چنانچه آب در زیر یخ در حال حرکت باشد، حباب های کمتری به یکدیگر خواهند پیوست و در نتیجه، رنگ یخ را شفاف و روشن می سازد.

آب یکی از چند ماده ی معدودی است که وقتی به صورت جامد در می آید، درهم فشرده و منقبض نمی شود. بر عکس، زمانی که آب یخ می بندد، به اندازه  از حجم قبلی خودش گسترده تر و پُر حجم تر هم می شود. به همین جهت، چنانچه 9 لیتر آب داشته باشیم، پس از یخ بستن جایی را اشغال خواهد کرد که برای ده لیتر آب لازم است.

به خاطر همین است که در فصل زمستان، گاهی از اوقات لوله های آب شیر یا رادیاتورهای اتومبیل می ترکند. علت این موضوع آن است که آبی که در آنها وجود داشته است، یخ می بندد و گسترش می یابد و جایی هم به خاطر این حجم اضافی برایش موجود نیست.

آیا می دانید که چنانچه تالاب ها، رودخانه ها و یا دریاچه ها کامل (از ته) یخ ببندد، چه اتفاق مهمی در زندگی ما رخ خواهد داد؟ این رویداد نه تنها آب و هوای جهان را دگرگون می سازد بلکه بسیاری از موجودات زنده ای که در درون آب زندگی می کنند نیز نابود می شوند.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «چگونه آب تبدیل به یخ می شود؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا کتاب به من بگو چرا و چگونه، نوشته ی آرکادی لئوکوم و ترجمه سعید درودی از انتشارات بهزاد، منتشر شده در 1391 با شابک 8-57-5959-964 به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.