معلومة

لماذا الماء البارد أكثر انتعاشًا من الماء الدافئ؟

لماذا الماء البارد أكثر انتعاشًا من الماء الدافئ؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

من الواضح أن درجة حرارة الماء لا تؤثر على تركيبته الكيميائية. على الأقل ليس في النطاقات التي من المحتمل أن نشربها فيها. ومع ذلك فمن الواضح أن شرب الماء البارد أكثر متعة من شرب الماء الفاتر أو الدافئ.

هل هناك بالفعل أي اختلاف في الكائن الحي أم أن هذه مجرد مسألة إدراك؟ هل الماء البارد أكثر كفاءة بطريقة ما في إعادة ترطيب الخلية؟ على أي حال ، من المؤكد أنه بحلول الوقت الذي يصل فيه الماء إلى الخلايا الفردية ، سيكون قد ارتفعت درجة حرارته إلى درجة حرارة الجسم.

إذن ، ما الفرق ، إن وجد ، بين شرب الماء البارد والدافئ من حيث تأثيره على جسم الإنسان (أو جسم حيوان آخر)؟

مكافأة إضافية لشرح لماذا المذاق من الماء يتغير عندما يكون باردا.


اجابة قصيرة: البرد يكون لطيفًا فقط عندما لا تكون متجمدًا بالفعل وقد يشبع البرودة العطش بشكل أفضل لأنه يعمل كمحسّن لـ "مقياس تدفق الماء".


هل الماء البارد ألذ من الماء الدافئ؟ لا ، إنه في الواقع العكس كما هو مفصل في الحاشية الخاصة بي.

البرد يكون ممتعًا عندما يكون جسمك شديد الحرارة وبالتأكيد ليس إذا كنت تعيش عارياً في القطب الشمالي. يعني الإفراط في التسخين التعرق مما يعني أنك تفقد الماء وبالتالي تشعر بالعطش بشكل أسرع. ومع ذلك ، فإن شرب الماء البارد لن يؤدي إلى ترطيب الجسم أكثر من الماء الدافئ ، كما أن شرب الماء له تأثير ضئيل للغاية على درجة حرارة الجسم. فلماذا نحبها؟

تم إجراء دراسة بالفعل حول هذا الموضوع والإجابة على معظم أسئلتك. هنا المرجع.

لن تتغير درجة حرارة الجسم بالفعل.

لا يبدو أن المنبهات الباردة المطبقة على الفم (السطح الداخلي للجسم) تؤثر على درجة حرارة الجسم ولا يُذكر أنها تسبب أي ارتعاش انعكاسي أو تضيق الأوعية الجلدية التي تؤثر على درجة حرارة الجسم.

كما أشرت ، فإن درجة حرارة الماء المبتلع سوف لا تؤثر على الترطيب الكلي للجسم حيث يتم إعادة ترطيب الخلايا في الغالب عن طريق مجرى الدم ولن تتأثر درجة حرارة الدم. يمكن لأي شخص أن يجادل بأن الماء البارد (أعلى من 4 درجات مئوية) يحتوي على جزيئات أكثر (أي أكثر كثافة) من الماء الدافئ ، ولكن من المحتمل أن يكون هذا الاختلاف ضئيلًا للغاية.

في هذه الورقة يعرّفون أيضًا "العطش".

العطش آلية استتبابية تنظم الأسمولية في الدم عن طريق بدء تناول الماء عندما تزداد الأسمولية في الدم

المشكلة هي أن الأمر يستغرق بعض الوقت قبل أن يصل الماء إلى مجرى الدم ، وبالتالي فأنت بحاجة إلى آلية تغذية راجعة تخبرك بالتوقف عن الشرب بشكل مستقل عن الأسمولية في الدم. هذا هو المكان الذي قد يلعب فيه البرد دورًا.

قد يكون المنبه البارد للفم من ابتلاع الماء بمثابة إشارة للشبع لقياس كمية الماء ومنع الابتلاع المفرط للماء

ستكون الصورة بعد ذلك على النحو التالي

في الأساس ، يكون الإحساس بالبرودة لطيفًا في الطقس الدافئ ، سواء على الجلد أو في الفم ، ويبدو أنه يساعد في تقليل العطش من خلال كونه نوعًا من محسن "مقياس تدفق الماء".


هامش

قراءة التعليقات أريد فقط توضيح بعض النقاط.

تختلف المذاقات الخمسة الأساسية (حلو ، مالح ، مر ، حامض ، أومامي) عن أحاسيس التذوق (النفاذة ، النعومة ، التبريد على سبيل المثال لا الحصر). الفرق الرئيسي هو أن إشارات التذوق و "الإحساس" تستخدم مسارات مختلفة تمامًا للوصول إلى الدماغ - أعصاب الوجه والبلعوم اللساني للأول والعصب ثلاثي التوائم للأخير.

هل تؤثر درجة الحرارة على تصورات التذوق الأساسية؟ الجواب نعم. كيف يحدث هذا بسيط للغاية إذا فهمت المفاهيم الأساسية لإدراك الذوق الجزيئي. تؤثر درجة الحرارة بشكل أساسي على استجابة المستقبل TRPM5 وهو اللاعب الرئيسي في إزالة استقطاب خلايا مستقبلات الذوق في الحليمات. لتوضيح الأمر ببساطة ، تثير درجات الحرارة المرتفعة إدراكًا أكبر للذوق ، وهذا ليس فقط من حيث الذوق المدرك ولكنه في الواقع يعدل سعة الاستجابة على المستوى الجزيئي. وكمثال على ذلك ، فإن مذاق الآيس كريم لا يكون حلو المذاق عند تجميده ولكن فقط بعد ذوبانه في الفم أو على اللسان.


أعتقد أن السبب في ذلك هو أننا غالبًا ما نشعر بالعطش في بيئة دافئة / حارة / جافة.
نظرًا لأن جميعنا تقريبًا لديه منزل به فرن منزلي يخلق تلك البيئة الدافئة / الجافة.

وبالتالي فإن الماء البارد سيكون أكثر انتعاشًا لأنه أيضًا يبردنا قليلاً.
أشك في أن الأشخاص الموجودين في رحلة استكشافية في القطب الشمالي ما زالوا يفضلون ذلك المشروب البارد على المشروبات الدافئة.

يحتوي هذا الرابط على الكثير من المعلومات حول هذا الموضوع:
http://chestofbooks.com/health/nutrition/Dietetics-4/Temperature-And-Digestion.html


بالإضافة إلى التفضيلات الثقافية والعوامل النفسية ، قد يكون هناك بعض الأسس التطورية في هذا.

يعد طهي الطعام تطورًا جديدًا نسبيًا وفريدًا من نوعه في Homo spp. خط. من المنطقي أن يكون اللسان / الفم أكثر حساسية لدرجات الحرارة الأكثر برودة من درجات الحرارة الدافئة ، نظرًا لمقدار التعرض الفعلي لأشعة الشمس و / أو الأشياء (عبر جميع الأنواع).

ربما يكون هذا مدعومًا بتركيز قنوات المستقبل المختلفة ، TRPV1-4 و TRPA1 و TRPM8 ، وكل منها حساس / مفعل عبر نطاقات درجات حرارة مختلفة. يعمل TRPV3 من خلال نطاق قريب من درجة حرارة الجسم. وقد ارتبط بإدراك التذوق. يمكن للمرء أن يفترض أنه يوجد في الفم تركيز أكبر للقنوات الحساسة للبرودة (مثل TRPA1 و TRPM8) مقارنة بالقنوات الدافئة ، وبالتالي يُنظر إلى البرودة بسهولة أكبر وقد تساهم إضافة قنوات "التذوق" (TPRV3) في التفضيل للحصول على ماء بارد أكثر من قول luke warm / room temp. ماء. ينخفض ​​هذا التفكير عندما نفكر في كمية الطعام الساخن الذي نأكله ويمكن بالطبع تذوقه ، بالإضافة إلى العديد من الدراسات التي أجريت حول إدراك التذوق ، ولكن هذه الإجابة بأكملها بدائية للغاية.

لم أجد منشورات تفصيلية عن النسب النسبية للقنوات المذكورة ، ومع ذلك ، فإن هذا يجعل قراءة ممتعة: http://www.mnf.uni-greifswald.de/fileadmin/Zoologisches_Museum/Hildebrandt/Dokumente/schepers10.pdf


هذا شرح تطوري على كرسي بذراعين. في الطبيعة ، تميل المياه الجارية إلى البرودة بينما تميل المياه الفاترة إلى أن تكون فاترة. ولأسباب لا علاقة لها بدرجة الحرارة ، تميل المياه الجارية إلى احتواء بكتيريا أقل ضررًا. لذلك ، كان لأسلافنا الذين فضلوا شرب الماء البارد على الماء الفاتر ميزة تطورية على أولئك الذين فضلوا العكس.


يحتاج الكائن الحي كآلة ديناميكية حرارية إلى سائل تبريد. كلما زاد الاختلاف في درجة الحرارة ، يمكن للآلة الحرارية الأكثر كفاءة استخدام الطاقة. كما يتم إنتاج طاقة حرارية زائدة في جميع العمليات في الكائن الحي ، والتي يجب إزالتها.

وبالتالي فإن الماء والهواء البارد يكونان ممتعين.


7 حقائق صادمة عن شرب الماء البارد مقابل الماء البارد درجة حرارة الغرفة

هل سبق لك أن لاحظت اختلافًا في شعورك عند شرب الماء البارد مقابل الماء بدرجة حرارة الغرفة؟ إذا لم يكن الأمر كذلك ، فهناك فرصة جيدة لأن لديك على الأقل تفضيلًا لأحدهما أو الآخر ، عندما يتعلق الأمر بما تصل إليه عندما تشعر بالعطش. وهناك عدة أسباب محتملة لذلك.

تتفاعل المعدة مع الماء البارد بشكل مختلف عن تفاعلها مع الدفء ، مما قد يؤثر بدوره على الهضم. يمكن أن تؤثر درجة حرارة الماء أيضًا على الدورة الدموية ، وفقًا للخبراء ، ويمكن أن تساهم في حدوث أشياء مثل الصداع. عندما يتعلق الأمر بالترطيب ، من المهم أن تضع في اعتبارك أن الماء هو الماء ، بغض النظر عن درجة الحرارة.

& quot؛ كل الماء جيد & quot؛ يقول الدكتور جيل بلاكيواي ، وهو طبيب مرخص ومعتمد من مجلس الإدارة للوخز بالإبر والطب الصيني ، ومؤسس وأخصائي الأعشاب السريرية في Yinova ، لموقع نشاط صاخب. & quot المياه الباردة منعشة وتبريد. إنه لأمر رائع في يوم حار وخيار جيد بعد التمرين. & quot

ولكن لا تتردد في اختيار درجة الحرارة التي تفضلها. & quot؛ قد يكون شرب الماء الدافئ أفضل في بعض الحالات حيث قد يكون شرب الماء البارد أكثر فائدة أيضًا ، & quot & quot


لماذا يصبح المحيط أكثر برودة في العمق؟

ينقل ناقل المحيط العظيم الماء حول الكرة الأرضية. المياه الباردة المالحة كثيفة وتغرق في قاع المحيط بينما الماء الدافئ أقل كثافة ويبقى على السطح.

الماء البارد له كثافة أعلى من الماء الدافئ. يصبح الماء أكثر برودة مع العمق لأن مياه المحيط الباردة المالحة تغرق في قاع أحواض المحيط تحت المياه الأقل كثافة والأكثر دفئًا بالقرب من السطح. إن غرق ونقل المياه الباردة والمالحة في الأعماق جنبًا إلى جنب مع تدفق المياه الدافئ الذي تحركه الرياح على السطح يخلق نمطًا معقدًا من دوران المحيط يسمى "الحزام الناقل العالمي".

في المقابل ، تصبح الأرض أكثر سخونة وسخونة في العمق بشكل أساسي لأن طاقة الاضمحلال الإشعاعي تتسرب إلى الخارج من قلب الكوكب. بينما يتم نقل هذه الطاقة الحرارية الأرضية إلى مياه المحيط على طول قاع البحر ، فإن التأثير ضئيل جدًا لدرجة أنه لا يمكن قياسه بالوسائل المباشرة.

لماذا ا؟ إن المقدار الفعلي للحرارة المتولدة لكل متر مربع من الأرض صغير جدًا ، خاصةً بالمقارنة مع كمية الحرارة اللازمة لتدفئة المحيط. يبلغ متوسط ​​الطاقة الحرارية الجوفية المنبعثة من الأرض حوالي عُشر واط لكل متر مربع. عند هذا المعدل لتدفق الحرارة (دون أخذ تيارات المحيط في الاعتبار) ، سيستغرق الأمر أكثر من عام فقط لتسخين متر قاع المحيط بدرجة واحدة مئوية.

ومع ذلك ، فإن المحيط لا يقف ساكنا. تحل التيارات المعقدة في أعماق المحيطات الناتجة عن تغيرات الكثافة في درجة الحرارة والملوحة محل الطبقة السفلية من مياه المحيط بمياه أكثر برودة.


ماء بارد

أشر إلى أن جزيئات الماء البارد تتحرك بشكل أبطأ وهي أقرب قليلاً من بعضها البعض من الماء الساخن أو الماء في درجة حرارة الغرفة. وضح أيضًا أنه عند تبريد الماء ، ينخفض ​​مستوى الماء قليلاً في الأسطوانة المتدرجة.

في الرسوم المتحركة ، رأيت أنه عندما يتم تبريد الماء ، ينخفض ​​مستوى الماء. الماء البارد له حجم أصغر ، لكن الكتلة تبقى كما هي. ماذا يخبرك هذا عن كثافة الماء البارد؟ يجب أن يفهم الطلاب أنه عندما تتجمع الجزيئات مع تبريد الماء ، يقل الحجم. لكن كتلة الماء لا تتغير. يجب أن يدرك الطلاب أن تقليل الحجم دون زيادة الكتلة سيؤدي إلى زيادة الكثافة. كيف يساعد هذا في تفسير سبب غرق الماء البارد في ماء بدرجة حرارة الغرفة؟ يغرق الماء البارد الأكثر كثافة في الماء بدرجة حرارة الغرفة.

ماء ساخن

أشر إلى أن الجزيئات الموجودة في الماء الساخن تتحرك بشكل أسرع وأبعد قليلاً عن الجزيئات الموجودة في الماء بدرجة حرارة الغرفة. تأكد من ملاحظة الطلاب أنه عند تسخين الماء ، يرتفع مستوى الماء قليلاً في الأسطوانة المتدرجة.

يمتد


أفضل الأوقات لشرب الماء الدافئ أو الساخن

الهضم

هل تساءلت يومًا لماذا يستهلك معظم الناس المشروبات الساخنة عند الاستيقاظ؟ نعم ، الكافيين له علاقة به ، لكن هذا ليس السبب الوحيد. ينص طب الايورفيدا على أن شرب الماء الدافئ في الصباح يساعد على تحفيز الهضم.

قد يكون لشرب الماء البارد مع الوجبة بعض التأثيرات على عملية الهضم. يتطلب المزيد من الطاقة من الجسم لتسخين السوائل والأطعمة الباردة ، وبالتالي يستغرق وقتًا أطول للهضم والاستيعاب.

لنعرف لمن يعاني منا من ضيق في الجهاز الهضمي!

اقرأ المزيد: اقرأ المزيد عن فوائد شرب ماء الليمون الدافئ في الصباح.

التخلص من السموم

عندما يتعلق الأمر بتنظيف الجسم من الشوائب ، فإن استهلاك كميات كافية من الماء له أهمية قصوى. يوصى بشرب الماء بدرجة حرارة الغرفة مع عصير الليمون. (5)

هذا يتطلب أقل قدر من الطاقة حتى يستوعب جسمك.

أثناء التخلص من السموم ، قد ترغب في إضافة بعض إضافات التنظيف إلى الماء الخاص بك.

جرب إضافة بعض شرائح الخيار والنعناع الطازج أو شرائح التفاح وعود القرفة

اكتشف هنا كيفية صنع الماء المنكه الخاص بك بسهولة للتخلص من السموم وفقدان الوزن. لن تجد فقط أن الحفاظ على رطوبتك أكثر إمتاعًا ، بل ستحصل أيضًا على فوائد التطهير التي تقدمها هذه الأطعمة.

قراءة إضافية: لمعرفة المزيد حول مفهوم التخلص من السموم وكيفية استخدام التخلص من السموم لتطهير وتنشيط جسمك ، يمكنك العثور على الكثير من المعلومات المفيدة في كتابي الإلكتروني دليل التخلص من السموم. يقدم هذا الدليل أفضل المعلومات والطرق الآمنة للتخلص من السموم ، بما في ذلك أفكار الوصفات.

مزيل للالم

من الأفضل تناول الماء الدافئ أو الساخن إذا كنت تعاني من صداع أو التهاب. لأن الماء الدافئ يساعد على تحفيز تدفق الدم إلى الأنسجة ، فهو علاج ممتاز لعلاج تقلصات الدورة الشهرية (6).

اقرأ المزيد: اقرأ مقالتي عن أفضل 22 مسكنًا للألم في مطبخك.

إمساك

يمكن أن يساعد شرب الماء الدافئ عند الإصابة بالإمساك في تحريك الأشياء. السبب الرئيسي للإمساك هو الجفاف ، لذلك من الضروري تناول كميات إضافية من السوائل.

يساعد الماء الدافئ على تحفيز تدفق الدم وله تأثير مهدئ في الأمعاء أكثر من الماء البارد.


لماذا تبدو المشروبات الباردة أكثر ترطيبًا من المشروبات الساخنة؟

لماذا تبدو المشروبات الباردة أكثر ترطيبًا من المشروبات الساخنة؟

لقد أنهيت للتو فنجانًا ثالثًا من القهوة في غضون 20 دقيقة ، هذه الكمية من الماء المثلج وأنا أغرق.

كلما ابتعدنا عن درجة حرارة الجسم (98.6 درجة فهرنهايت) ، كلما كان من الواضح أننا نشعر به. أتخيل أن شرب الماء المغلي سيكون بنفس القدر من الانتعاش إذا لم ترسل أعصابنا إشارات الألم.

هل صحيح أننا نشرب الماء بشكل أسرع إذا شربنا الماء دون البرودة الشديدة؟

لقد سمعت أنه عندما نشرب الماء البارد ، على الرغم من أنك تشعر بالشبع أكثر ، يحتاج الجسم إلى تبريده حتى يتم امتصاصه.

يمكن أن يصبح الماء ، وهو المشروب الأصلي وأفضل مشروب بارد ، راكدًا عندما لا يتدفق.

المياه الراكدة ضارة لك لأنها تحتوي على عدد من البكتيريا التي يمكن أن تقتلك وعادة ما تكون أكثر دفئًا من المياه المتدفقة.

بمرور الوقت ، طورنا نفورًا من الماء الدافئ حيث من المرجح أن يكون هذا سيئًا بالنسبة لنا ذلك الماء المتدفق البارد.

كل الأشياء متساوية في كوب من الماء الدافئ النظيف مفيد لك مثل الماء البارد النظيف ولكن جسمك يفضل الماء البارد لأسباب تطورية.


شرب الماء المثلج

بعد تمرين مكثف ، يمكن لشرب الماء البارد عندما تشعر بالحرارة أن يفيد احتياجاتك من الترطيب. وفقًا لجامعة كولومبيا ، فإن السوائل الباردة تترك المعدة أسرع من السوائل الدافئة ، مما يسمح بإعادة الترطيب بشكل أسرع. لتحقيق هذا التأثير ، يجب أن تشرب الماء في نطاق 59 إلى 72 درجة فهرنهايت لتبريدك من الداخل إلى الخارج.

لا داعي للقلق بشأن أي مخاطر من شرب الماء البارد. بغض النظر عن مدى برودة الماء ، لن يتسبب الماء في أي ضرر للأعضاء الداخلية.


كثافة الماء

من الناحية العملية ، الكثافة هي وزن مادة لحجم معين. تبلغ كثافة الماء تقريبًا 1 جرام لكل مليلتر ، لكن هذا يتغير مع درجة الحرارة أو إذا كانت هناك مواد مذابة فيه. الثلج أقل كثافة من الماء السائل وهذا هو سبب تطفو مكعبات الثلج في الزجاج. كما قد تتوقع ، تعد كثافة الماء مقياسًا مهمًا للمياه.

كثافة الماء

إذا كنت لا تزال في المدرسة ، فمن المحتمل أنك سمعت هذا البيان في صف العلوم: "الكثافة هي الكتلة لكل وحدة حجم لمادة ". على الأرض ، يمكنك افتراض أن الكتلة هي نفس الوزن ، إذا كان ذلك يسهل الأمر.

إذا كنت لا تزال في المدرسة ، فمن المحتمل أنك نسيت أنك سمعتها من قبل. تعريف الكثافة ، أكثر منطقية مع القليل من الشرح. طالما أن الجسم يتكون من جزيئات ، وبالتالي له حجم أو كتلة ، فإن له كثافة. الكثافة هي الوزن فقط للكمية المختارة (الحجم) من المادة. وحدة قياس شائعة لكثافة الماء هي جرام لكل مليلتر (1 جم / مل) أو 1 جرام لكل سنتيمتر مكعب (1 جم / سم 3).

في الواقع ، الكثافة الدقيقة للماء ليست في الحقيقة 1 جم / مل ، ولكنها أقل قليلاً (أقل قليلاً جدًا) ، عند 0.9998395 جم / مل عند 4.0 درجة مئوية (39.2 درجة فهرنهايت). ومع ذلك ، فإن القيمة التقريبية لـ 1 جم / مل هي ما ستراه في أغلب الأحيان.

تختلف كثافة الماء باختلاف درجة الحرارة

كانت النشأة مع أخ أكبر أمرًا صعبًا ، خاصةً عندما يكون لديه أصدقاء ، لأن نشاطهم المفضل كان التفكير في طرق لإثارة العداء لي. تمكنت من استخدام كثافة الماء مرة واحدة على الأقل لألعب خدعة عليهم ، رغم ذلك. في أحد أيام الصيف الحارة ، تسلقوا التل الضخم المجاور لمنزلنا لحفر حفرة لإخفاء مجموعة أغطية الزجاجات الخاصة بهم. لقد عطشوا وأجبروني على العودة إلى المنزل وجلب لهم جالونًا من الماء. يزن هذا الجالون من ماء الصنبور عند 70 درجة فهرنهايت 8.329 رطلاً ، وهو ما كان كثيرًا بالنسبة لطفل يبلغ وزنه 70 رطلاً لسحب تلة ضخمة.

لذلك ، عندما طلبوا جالونًا آخر من الماء ، استشرت "الإنترنت" في ذلك اليوم - وهي موسوعة - واكتشفت أن جالونًا من الماء في نقطة الغليان وزنه 7.996 جنيه فقط! ركضت أعلى التل حاملاً جالونًا من الماء يقل وزنه عن 0.333 رطلاً ، ثم ركضت إلى أسفل أسرع ، وكانت أصواتهم الغاضبة تتلاشى خلفي.

درجة حرارة
(درجة فهرنهايت / درجة مئوية)
كثافة
(جرام / سم 3
وزن
(رطل / قدم 3
32 درجة فهرنهايت / 0 درجة مئوية 0.99987 62.416
39.2 درجة فهرنهايت / 4.0 درجة مئوية 1.00000 62.424
40 درجة فهرنهايت / 4.4 درجة مئوية 0.99999 62.423
50 درجة فهرنهايت / 10 درجة مئوية 0.99975 62.408
60 درجة فهرنهايت / 15.6 درجة مئوية 0.99907 62.366
70 درجة فهرنهايت / 21 درجة مئوية 0.99802 62.300
80 درجة فهرنهايت / 26.7 درجة مئوية 0.99669 62.217
90 درجة فهرنهايت / 32.2 درجة مئوية 0.99510 62.118
100 درجة فهرنهايت / 37.8 درجة مئوية 0.99318 61.998
120 درجة فهرنهايت / 48.9 درجة مئوية 0.98870 61.719
140 درجة فهرنهايت / 60 درجة مئوية 0.98338 61.386
160 درجة فهرنهايت / 71.1 درجة مئوية 0.97729 61.006
180 درجة فهرنهايت / 82.2 درجة مئوية 0.97056 60.586
200 درجة فهرنهايت / 93.3 درجة مئوية 0.96333 60.135
212 درجة فهرنهايت / 100 درجة مئوية 0.95865 59.843

المصدر: وزارة الداخلية الأمريكية ، مكتب الاستصلاح ، 1977 ، دليل المياه الجوفية، من عند
موسوعة المياه ، الإصدار الثالث ، البيانات الهيدرولوجية وموارد الإنترنت ، تحرير بيدرو فييرو جونيور.
وإيفان ك.نيلر ، 2007

الجليد أقل كثافة من الماء

إذا نظرت إلى هذه الصورة يمكنك أن ترى أن بعضًا من جبل الجليد يقع تحت مستوى الماء. هذه ليست مفاجأة ، ولكن في الواقع كل حجم جبل جليدي تقريبًا يقع تحت خط الماء ، وليس فوقه. ويرجع ذلك إلى أن كثافة الجليد أقل من كثافة الماء السائل. عند التجميد ، تقل كثافة الجليد بحوالي 9 بالمائة.

يوجد معظم جبل جليدي تحت سطح الماء.

أفضل طريقة لتصور كيف يمكن أن يكون للمياه كثافات مختلفة هي النظر إلى الشكل المتجمد للماء. للثلج في الواقع بنية مختلفة تمامًا عن الماء السائل ، حيث تصطف الجزيئات في شبكة منتظمة بدلاً من أن تكون عشوائية كما في الشكل السائل. يحدث أن يسمح الترتيب الشبكي لجزيئات الماء بالانتشار أكثر من السائل ، وبالتالي يكون الجليد أقل كثافة من الماء. مرة أخرى ، محظوظ لنا ، لأننا لن نسمع تلك الرنين اللطيف لمكعبات الثلج على جانب الكوب إذا غرق الثلج الموجود في الشاي المثلج في القاع. تبلغ كثافة الجليد حوالي 90 في المائة من كثافة الماء ، ولكن يمكن أن يختلف ذلك لأن الجليد يمكن أن يحتوي على الهواء أيضًا. هذا يعني أن حوالي 10 بالمائة من مكعب الثلج (أو جبل جليدي) سيكون فوق خط الماء.

تعتبر خاصية الماء هذه ضرورية لجميع أشكال الحياة على الأرض. نظرًا لأن الماء عند حوالي 39 درجة فهرنهايت (4 درجات مئوية) يكون أكثر كثافة من الماء عند 32 درجة فهرنهايت (0 درجة مئوية) ، في البحيرات والأجسام المائية الأخرى ، تغرق المياه الأكثر كثافة تحت الماء الأقل كثافة. إذا كان الماء أكثر كثافة عند نقطة التجمد ، ففي الشتاء ستغرق المياه شديدة البرودة على سطح البحيرات ، ويمكن أن تتجمد البحيرة من الأسفل إلى الأعلى. ومع كون الماء عازلًا جيدًا (بسبب السعة الحرارية) ، قد لا تذوب بعض البحيرات المجمدة تمامًا في الصيف.

التفسير الواقعي لكثافة الماء هو في الواقع أكثر تعقيدًا ، حيث تختلف كثافة الماء أيضًا باختلاف كمية المواد المذابة فيه. تحتوي المياه في الطبيعة على معادن وغازات وأملاح وحتى مبيدات حشرية وبكتيريا ، بعضها مذاب. كلما تمت إذابة المزيد من المواد في جالون من الماء ، سيزداد وزن هذا الجالون ويكون أكثر كثافة—مياه المحيطات أكثف من الماء النقي.

تغرق مكعبات الثلج الثقيلة في قاع كوب من الماء بينما تطفو المكعبات العادية.

قلنا أن الجليد يطفو على الماء ، ولكن ماذا عن "الجليد الثقيل"؟

لقد قلنا بالفعل أن الجليد يطفو على الماء لأنه أقل كثافة ، ولكن الجليد من نوع خاص يمكن أن يكون أكثر كثافة من الماء العادي. "الجليد الثقيل" أكثف بنسبة 10.6 في المائة من الماء العادي لأن الجليد مصنوع من "الماء الثقيل". الماء الثقيل ، د2O بدلا من H2O ، هو الماء الذي تم فيه استبدال ذرات الهيدروجين بالديوتيريوم ، وهو نظير الهيدروجين الذي يحتوي على بروتون واحد ونيوترون واحد. الماء الثقيل هو بالفعل أثقل من الماء العادي (الذي يحتوي على كمية ضئيلة من جزيئات الماء الثقيل بشكل طبيعي) ، وسوف يغرق جليد الماء الثقيل في الماء العادي.

قياس الكثافة

يستخدم مقياس كثافة السوائل في قياس كثافة السائل.

أداة قياس كثافة السائل تسمى مقياس كثافة السوائل. إنها واحدة من أبسط أجهزة القياس العلمية ، ويمكنك حتى صنعها بنفسك من ماصات بلاستيكية (انظر الروابط أدناه). في كثير من الأحيان ، على الرغم من ذلك ، فهو مصنوع من الزجاج ويشبه كثيرًا مقياس الحرارة. يتكون من ساق أسطواني ومصباح مرجح في الأسفل لجعله يطفو في وضع مستقيم. يتم إنزال مقياس كثافة السوائل برفق في السائل ليتم قياسه حتى يطفو المكثاف بحرية. توجد خطوط محفورة أو مميزة على الجهاز حتى يتمكن المستخدم من معرفة مدى ارتفاع أو انخفاض مقياس كثافة السوائل. في السوائل الأقل كثافة ، يطفو مقياس كثافة السوائل إلى الأسفل ، بينما في السوائل الأكثر كثافة سوف يطفو أعلى. نظرًا لأن الماء هو "المعيار" الذي يتم من خلاله قياس السوائل الأخرى ، فمن المحتمل أن يتم وضع علامة على علامة الماء على أنها "1.000" وبالتالي ، فإن الثقل النوعي للماء عند حوالي 4 درجات مئوية هو 1.000.

أجهزة الهيدرومتر لها استخدامات عديدة ، ليس أقلها قياس ملوحة المياه لفصول العلوم في المدارس. كما أنها تستخدم في صناعة الألبان للحصول على تقديرات لمحتوى الدهون في الحليب ، حيث أن الحليب الذي يحتوي على نسبة عالية من الدهون سيكون أقل كثافة من الحليب قليل الدسم. غالبًا ما يستخدم الأشخاص الذين يصنعون الجعة والنبيذ في المنزل أجهزة قياس الهيدرومتر ، لأنها تقدم مؤشرًا على كمية السكر الموجودة في السائل ، وتتيح لصانع الجعة معرفة المدة التي قطعتها عملية التخمير.


هل صحيح أن الماء الساخن يتجمد أسرع من الماء البارد أم أن الماء البارد يغلي أسرع من الماء الساخن؟

& quot الماء البارد لا يغلي أسرع من الماء الساخن. يعتمد معدل تسخين السائل على مقدار اختلاف درجة الحرارة بين السائل ومحيطه (اللهب على الموقد ، على سبيل المثال). نتيجة لذلك ، سوف يمتص الماء البارد الحرارة بشكل أسرع بينما لا يزال باردًا بمجرد وصوله إلى درجة حرارة الماء الساخن ، يتباطأ معدل التسخين ومن هناك يستغرق وقتًا طويلاً حتى يغلي مثل الماء الذي كان ساخنًا في البداية. نظرًا لأن الماء البارد يستغرق بعض الوقت للوصول إلى درجة حرارة الماء الساخن ، فمن الواضح أن الماء البارد يستغرق وقتًا أطول ليغلي من الماء الساخن. قد يكون هناك بعض التأثير النفسي في اللعب ، حيث يبدأ الماء البارد في الغليان في وقت أقرب مما قد يتوقعه المرء بسبب معدل امتصاص الحرارة الأكبر المذكور أعلاه عندما يكون الماء أكثر برودة.

& quot إلى الجزء الأول من السؤال - "هل الماء الساخن يتجمد أسرع من الماء البارد؟" - الإجابة هي "ليس عادة ، ولكن ربما في ظل ظروف معينة" يتطلب تبخير جرام واحد من الماء 540 سعرًا حراريًا ، بينما يتطلب الأمر 100 سعر حراري لجلب جرام واحد من الماء السائل من 0 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية. عالية لأن كل جرام مبخر يسحب ما لا يقل عن 540 سعرة حرارية من الماء المتبقي. هذه كمية كبيرة جدًا من الحرارة مقارنة بالسعرات الحرارية لكل درجة مئوية والتي يتم الحصول عليها من كل جرام من الماء الذي يبرد بالتوصيل الحراري المنتظم.

& quot كل هذا يتوقف على سرعة حدوث التبريد ، واتضح أن الماء الساخن لن يتجمد قبل الماء البارد ولكنه سيتجمد قبل الماء الفاتر. الماء عند 100 درجة مئوية ، على سبيل المثال ، سوف يتجمد قبل أن تكون درجة حرارة الماء أكثر من 60 درجة مئوية ولكن ليس قبل أن تكون درجة حرارة الماء أكثر من 60 درجة مئوية. هذه الظاهرة واضحة بشكل خاص عندما تكون مساحة السطح التي تبرد عن طريق التبخر السريع كبيرة مقارنة بكمية الماء تشارك ، على سبيل المثال عندما تغسل سيارة بالماء الساخن في يوم شتوي بارد. [كمرجع ، انظر إلى الفيزياء المفاهيمية ، بقلم بول جي هيويت (هاربر كولينز ، 1993).]

& quot الوضع الآخر الذي قد يتجمد فيه الماء الساخن بشكل أسرع هو وضع وعاء من الماء البارد ووعاء من الماء الساخن متساوي الكتلة في حجرة التجميد. هناك تأثير التبخر المذكور أعلاه ، كما أن التلامس الحراري مع رف الفريزر سوف يبرد الجزء السفلي من جسم الماء. إذا كان الماء باردًا بدرجة كافية ، بالقرب من أربع درجات مئوية (درجة حرارة الماء الأكثر كثافة) ، فإن الماء شبه المتجمد في القاع سيرتفع إلى الأعلى. ستستمر تيارات الحمل حتى تصل درجة حرارة الجسم بالكامل إلى 0 درجة مئوية ، وعند هذه النقطة يتجمد كل الماء أخيرًا. إذا كان الماء ساخنًا في البداية ، فإن الماء المبرد في الأسفل يكون أكثر كثافة من الماء الساخن في الأعلى ، لذلك لن يحدث أي انتقال حراري وسيبدأ الجزء السفلي في التجمد بينما لا يزال الجزء العلوي دافئًا. هذا التأثير ، جنبًا إلى جنب مع تأثير التبخر ، قد يجعل الماء الساخن يتجمد بشكل أسرع من الماء البارد في بعض الحالات. في هذه الحالة ، بالطبع ، سيكون الفريزر قد عمل بجهد أكبر خلال الفترة الزمنية المحددة ، مما يؤدي إلى استخلاص المزيد من الحرارة من الماء الساخن. & quot

يضيف روبرت إيرليش من جامعة جورج ميسون في فيرفاكس بولاية فرجينيا إلى بعض النقاط التي ذكرها تاكاهاشي:

هناك طريقتان يمكن أن يتجمد بها الماء الساخن أسرع من الماء البارد. تعتمد إحدى الطرق [الموصوفة في كتاب جيرل ووكر The Flying Circus of Physics (Wiley ، 1975)] على حقيقة أن الماء الساخن يتبخر بشكل أسرع ، بحيث إذا بدأت بكميات متساوية من الماء الساخن والبارد ، فسيكون هناك قريبًا أقل من الماء الساخن للتجميد ، وبالتالي سوف يتفوق على الماء البارد ويتجمد أولاً ، لأنه كلما قلت الكتلة ، كلما كان وقت التجميد أقصر. الطريقة الأخرى التي يمكن أن يحدث بها (في حالة وجود طبق مسطح القاع من الماء يوضع في المجمد) هو إذا كان الماء الساخن يذوب الجليد أسفل قاع الطبق ، مما يؤدي إلى تلامس حراري أفضل عند إعادة تجميده. & quot

هل ما زلت متشككًا؟ يشجع فريد دبليو ديكر ، عالم الأرصاد الجوية بجامعة ولاية أوريغون في كورفاليس ، القراء على تسوية السؤال بأنفسهم:

& quot يمكنك بسهولة إعداد تجربة لمعرفة أيها يتجمد في وقت مبكر: الماء الساخن في البداية ، أو الماء البارد في البداية. استخدم إعدادًا معينًا على صفيحة كهربائية ساخنة وحدد الوقت بين البدء والغليان لوعاء معين يحتوي ، على سبيل المثال ، ربع لتر من الماء أولاً يبدأ بالماء باردًا مثل الصنبور ثم كرره مع سخونة المياه المتاحة من تلك الصنبور. أراهن أن ربع لتر من الماء الساخن في البداية سيغلي في وقت أقل بكثير من ربع الماء البارد في البداية.

يعتبر إجراء تجربة التجميد أكثر صعوبة ، لأنها تتطلب بشكل مثالي غرفة تخزين باردة يتم ضبطها على درجة حرارة أقل من درجة التجمد. خذ إلى الغرفة زجاجتين من الحليب بحجم ربع جالون مملوءة بالماء ، إحداهما من صنبور ساخن والأخرى من صنبور بارد خارج الغرفة. حان وقت التجمد ، وسأراهن مرة أخرى على أن الماء البارد في البداية سيتجمد في وقت أقرب من الماء الساخن في البداية. & quot

[نود أن نضيف أنه إذا كنت لا تريد المعاناة في غرفة التجميد ، فيمكنك إجراء نسخة جيدة إلى حد معقول من التجربة المذكورة أعلاه في حجرة المجمد بالثلاجة ، ولكن لا تفحص الماء كثيرًا في هذه الحالة لن يتجمد أبدًا - أو نادرًا جدًا ، وفي هذه الحالة قد تفوتك اللحظة التي يتم فيها تجميد إحدى الحاويات دون الأخرى.]

يستنتج ديكر أن & quotmuch الفولكلور ينتج عن محاولة الإجابة على مثل هذا السؤال في ظل ظروف لا تجعل "جميع الأشياء الأخرى متساوية" ، وهو ما تفعله التجارب السابقة.

هل ما زلت متشككًا؟ يشجع فريد دبليو ديكر ، عالم الأرصاد الجوية بجامعة ولاية أوريغون في كورفاليس ، القراء على تسوية السؤال بأنفسهم:

& quot يمكنك بسهولة إعداد تجربة لمعرفة أيها يتجمد في وقت مبكر: الماء الساخن في البداية ، أو الماء البارد في البداية. استخدم إعدادًا معينًا على صفيحة كهربائية ساخنة وحدد الوقت بين البدء والغليان لوعاء معين يحتوي ، على سبيل المثال ، ربع لتر من الماء يبدأ أولاً بالماء بارد مثل الصنبور ثم كرره بأسخن ماء متاح من تلك الصنبور. أراهن أن ربع الماء الساخن في البداية سيغلي في وقت أقل بكثير من ربع الماء البارد في البداية.

يعتبر إجراء تجربة التجميد أكثر صعوبة ، لأنها تتطلب بشكل مثالي غرفة تخزين باردة يتم ضبطها على درجة حرارة أقل من درجة التجمد. ادخل إلى الحجرة زجاجتين من الحليب بحجم ربع جالون مملوءة بالماء ، إحداهما من صنبور ساخن والأخرى من صنبور بارد خارج الغرفة. حان وقت التجمد ، وسأراهن مرة أخرى على أن الماء البارد في البداية سيتجمد في وقت أقرب من الماء الساخن في البداية. & quot

[نود أن نضيف أنه إذا كنت لا تريد المعاناة في غرفة التجميد ، فيمكنك إجراء نسخة جيدة إلى حد معقول من التجربة المذكورة أعلاه في حجرة المجمد بالثلاجة ، ولكن لا تفحص الماء كثيرًا في هذه الحالة لن يتجمد أبدًا - أو نادرًا جدًا ، وفي هذه الحالة قد تفوتك اللحظة التي يتم فيها تجميد إحدى الحاويات دون الأخرى.]

يستنتج ديكر أن & quotmuch الفولكلور ينتج عن محاولة الإجابة على مثل هذا السؤال في ظل ظروف لا تجعل "جميع الأشياء الأخرى متساوية" ، وهو ما تفعله التجارب السابقة.


شاهد الفيديو: صباح العربية: أيهما افضل للصحة الاستحمام بالماء الدافئ أم البارد (أغسطس 2022).