لماذا يقوم التزلج بتسخين الثلج ؟

 

إذا كان المتزلجون يتزحلقون بسهولة على منحدرات ثلجية، فذلك بسبب وزنهم وتأثير الزحافات أو الزلاجات على الجليد.

تشكل طبقة من الماء بين الجليد والزلاجات

قد يعتقد المرء أن سبب تزحلق المتزلجين من على المنحدرات بسرعة عالية هو راجع إلى الطبيعة الزلقة للثلج. في الواقع، ليس الثلج في حد ذاته هو الذي يسمح للمتزلج بالنزول من على المنحدرات بهذه السرعة.

ما يسمح للمتزلج بالانزلاق بسرعة هي الطبقة الرقيقة من الماء التي تتشكل، مع تزحلق المتزلج، بين الجليد والزلاجات.

منذ نهاية القرن التاسع عشر، اشتبه العلماء في وجود هذا السائل الرقيق للغاية، الذي يسهل عملية التزلج. اليوم، يصنع مصنعو معدات التزلج نماذج مصممة لإنشاء طبقة من الماء أكثر ملاءمة لانزلاق أمثل.

لماذا يذوب الثلج ؟

قد تتساءلون كيف تتشكل هذه الطبقة من الماء. وهو ما يتعلق بفهم كيفية ذوبان الجليد في أعقاب تزحلق المتزلج. في الواقع، يمكن أن يتسبب عنصران في حدوث مثل هذه الظاهرة.

أولاً، الضغط الذي تمارسه الزلاجة على الجليد. لكن، في الحقيقة، هذه القوة ليست حاسمة.

وبالتالي، فإن الضغط الذي يمارسه المتزلج الذي يزن 70 كيلوغرامًا على الجليد، على سبيل المثال، غير كافٍ تماما لخفض درجة حرارة الانصهار ولو بدرجة واحدة، أي درجة الحرارة التي يمر منها الجسم من المادة الصلبة الى الحالة السائلة.

في الواقع، ذوبان الثلج أثناء مرور المتزلج، يرجع أساسًا إلى الاحتكاك الذي تمارسه الزلاجات. بطريقة ما، يؤدي هذا الاحتكاك إلى تسخين الثلج الذي يبدأ بعد ذلك في الذوبان.

لفهم تأثير هذا الاحتكاك على الثلج، يمكننا مقارنته، على سبيل المثال، بفرك أيدينا الباردة على البنطالون. حيث أن مثل هذا الاحتكاك يولد حرارة تدفئ أيدينا. هذا ما يحدث تقريبًا للثلج الذي يبدأ في الذوبان تحت تأثير الاحتكاك الناتج عن الزلاجات.

لماذا الجليد أو الثلج ليس شفافًا تمامًا ؟

مثل الماء، يجب أن يكون الثلج، الذي هو الماء في حالته الصلبة، شفافًا تمامًا. لكن، ليس هذا هو الحال. كيف نفسر هذه الظاهرة ؟

من حيث المبدأ، الثلج شفاف ..

عادةً ما يكون الجليد أو الثلج شفافًا تمامًا مثل الماء الذي يتكون منه. في الواقع، سواء في شكله السائل أو الصلب، لا يتفاعل الماء مع الضوء المرئي. ونتيجة لذلك، فإن هذا الأخير يعبر الماء ويخرج دون أن يحدث أي تغيير.

وبالتالي، لا تتفاعل أي من ألوان الطيف المرئي، المرئية للعين البشرية، مع جزيئات الماء. لذلك يبدو لنا الماء شفافًا وعديم اللون.

الثلج في حد ذاته له نفس الخصائص. إذا كان، على الرغم من كل شيء، لا يبدو لنا شفافا تماما كما ينبغي، فذلك ليس بسبب تكوينه الجوهري، ولكن بسبب الطريقة التي يتشكل بها.

.. لكن من الناحية العملية، فإن الأمر أكثر غموضًا

عندما يتحول الماء، تحت تأثير درجات الحرارة المنخفضة جدًا، إلى ثلج أو جليد، تنظم جزيئاته نفسها في بلورات غير مرتبة بانتظام كما كان يُعتقد منذ زمن طويل.

علاوة على ذلك، فإن تحول الماء إلى ثلج، الذي يؤدي إلى زيادة حجم الماء، يمارس ضغوطًا معينة على هذه البيئة الجديدة. هذه الظواهر، ولا سيما التوزيع غير المتكافئ لبلورات الثلج، تفسر جزئيًا هذه الشفافية النسبية.

عندما يتجمد الماء، يحبس أيضًا الهواء أو الشوائب الصغيرة. هذه الاضطرابات الصغيرة تقطع استمرارية الشبكة المتكونة من بلورات الثلج.

تميل هذه الشوائب إلى التفاعل مع بعض الضوء المرئي، مما يجعل الثلج أكثر تعتيمًا (أقل شفافية). أخيرًا، ينتج عن الترتيب المعقد للبلورات هياكل يمكنها، من خلال تراصها، امتصاص جزء من الضوء.

توجد هذه الظواهر، بشكل أكثر تطوراً، في تكوين مكعبات الثلج. عندما نخرج مكعبات الثلج من (الفريزر)، لا تكون شفافة على الإطلاق. داخل (الفريزر) تتجمد هذه المكعبات الصغيرة من الماء تدريجيًا، الجزء العلوي من مكعب الثلج أولاً، ثم الجوانب.

ثم يتم ضغط ما تبقى من الماء السائل بين جدران مكعب الثلج. تؤدي هذه الحالة الى اضطراب أكثر في ترتيب البلورات. نتيجة لذلك، تبدوا لنا مكعبات الثلج غير شفافة تماما.

هل الثلج صالح للشرب ؟

قد يبدو من البديهي، عندما لا يكون هناك ماء، وضع الثلج في الفم أو في حاوية وانتظاره حتى يذوب لشربه. في الواقع، الثلج هو مجرد ماء متجمد، لكن هل يصلح حقا لإرواء العطش ؟ وهل هو خالي من المخاطر ؟

لكي يتحول الماء إلى ثلج، يجب أن تتغير بعض خصائصه الكيميائية. ويمكن أن يؤدي استهلاكه بكميات كبيرة أو بانتظام إلى الإضرار بالصحة.

أول الخصائص الكيميائية التي تتغير هي درجة حرارته. التجمد يكون عند درجة صفر. لذلك، فإن بلع الثلج يمكن أن يسبب صدمة حرارية. سوف يفقد الجسم، التي حراته عند 37 درجة، الحرارة بسرعة وقد يحدث إسهال حاد. إذا كنت ترغب في شرب الثلج فمن الأفضل إذابته (في اليد أو في الفم) قبل بلعه.

ثم التغير الثاني الذي يخضع له الماء، عند تحوله الى ثلج، هو فقدان المعادن. على عكس الماء الذي نشربه عادة، فهو يصير أقل إرواءا للعطش لأنه يفتقر إلى المعادن. هذا في حد ذاته ليس ضارًا ولكن المستشعرات الموجودة على اللسان، التي لا تجد مذاق المعادن لن تفهم أنه يتم ترطيبها. نتيجة لذلك، يميل المرء إلى شرب المزيد من الثلج.

بالإضافة إلى ذلك، وفقًا لمنظمة الصحة العالمية، يؤثر استهلاك المياه المنزوعة المعادن على توازن الجسم. شرب الماء بدون المعادن لا يساعد الجسم في الحفاظ على درجة حرارته واتساق تدفق الدم. من ناحية أخرى، توفر المياه العذبة التي نستهلكها عادة الكالسيوم والمغنيسيوم الضروريين لجسمنا. شرب مياه الثلج قد يسبب عوز في هذه المعادن.

شرب مياه الثلج من وقت لآخر ليس له أي تأثير على الجسم. ولكن إذا اضطررت إلى شربه بانتظام، فالأفضل تمليحه أو فقط الإكتفاء باستخدامه لطهي الطعام.

أخيرًا، تجدر الإشارة إلى أن الثلج يمكن أن يحتوي على العديد من المواد الأخرى اعتمادًا على مصدره. هذه المواد قد تكون كبريتات أو نترات أو زئبق. وهذا لأنه خلال تساقط الثلوج من السماء، تلتصق بها الملوثات الموجودة في الغلاف الجوي.