انجماد: گذر از مایع به جامد
انجماد چیست و چگونه رخ می‌دهد؟
انجماد یکی از تغییر حالت‌های ماده است. برای درک بهتر، تصور کنید مولکول‌های آب در حالت مایع مانند بچه‌هایی هستند که در یک حیاط در حال دویدن و بازی کردن هستند. وقتی گرما از مایع گرفته می‌شود (مثل وقتی که آب را در فریزر می‌گذاریم)، این مولکول‌ها انرژی جنبشی خود را از دست داده و کندتر حرکت می‌کنند. در نهایت، آن‌ها به اندازه‌ای کند می‌شوند که در مکان‌های ثابتی کنار هم قرار می‌گیرند و یک ساختار منظم و سفت به نام جامد را تشکیل می‌دهند. به این دمای خاص که در آن انجماد رخ می‌دهد، نقطه انجماد می‌گویند.
نقاط انجماد مواد مختلف
همهٔ مایع‌ها در یک دمای واحد منجمد نمی‌شوند. نقطه انجماد هر ماده به ساختار مولکولی آن بستگی دارد. جدول زیر نقاط انجماد برخی مواد آشنا را نشان می‌دهد.
| نام ماده | حالت در دمای اتاق | نقطه انجماد (درجه سانتی‌گراد) |
|---|---|---|
| آب | مایع | 0 |
| روغن زیتون | مایع | -6 |
| جیوه | مایع | -39 |
| الکل | مایع | -114 |
انجماد در زندگی روزمره و صنعت
انجماد فقط در یخ زدن آب آشامیدنی خلاصه نمی‌شود. این پدیده کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارد. تولید یخ در کارخانه‌های یخ‌سازی، نگهداری مواد غذایی در فریزرها برای جلوگیری از فاسد شدن (مانند منجمد کردن گوشت، سبزیجات و میوه‌ها)، ساخت بستنی، و حتی ریخته‌گری فلزات مذاب برای ساخت قطعات مختلف خودرو و بدنهٔ هواپیما، همگی بر پایهٔ اصل انجماد انجام می‌شوند. وقتی فلز مذاب در قالب ریخته می‌شود و خنک می‌شود، منجمد شده و به شکل قالب درمی‌آید.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر. انجماد تبدیل مایع به جامد است، در حالی که تبخیر تبدیل مایع به گاز است. این دو فرآیند کاملاً برعکس یکدیگر هستند.
پاسخ: چون آب بر خلاف بیشتر مایع‌ها، هنگام انجماد منبسط می‌شود. یعنی حجم آن افزایش می‌یابد. این افزایش حجم به دیواره‌های بطری فشار وارد کرده و باعث ترک خوردن یا شکستن آن می‌شود.
پاسخ: بله، اما نقطهٔ انجماد آن‌ها متفاوت است. برخی مواد مانند شیشه4 به آرامی و در دمای بسیار بالا منجمد می‌شوند، به طوری که ما در زندگی عادی آن را به صورت جامد می‌بینیم.
پاورقی
1انجماد (Freezing): فرآیند تبدیل ماده از حالت مایع به حالت جامد.
2نقطه انجماد (Freezing Point): دمای مشخصی که در آن یک مادهٔ مایع شروع به انجماد می‌کند.
3تبخیر (Evaporation): فرآیند تبدیل ماده از حالت مایع به حالت گاز.
4شیشه (Glass): یک مادهٔ جامد بی‌شکل که در واقع مایعی است که بسیار کند منجمد شده است.
