ماذا يحدث عند وضع الثلج الجاف في الماء؟

يُعد وضع الثلج الجاف في الماء ، مثل عصير الفاكهة ، لمحاكاة غليان المرجل من مشروب الساحرة ، خدعة مفضلة لحفلة الهالوين. عادةً ما يستخدم مدرسو العلوم هذا التأثير لإظهار مبادئ التسامي والتكثيف.

"الجليد الجاف" هو في الواقع ثاني أكسيد الكربون المتصلب (CO؟). عادة ما يكون ثاني أكسيد الكربون غاز في درجة حرارة الغرفة وضغطها. عندما يتم وضعه تحت ضغط مرتفع عند درجة حرارة منخفضة ، فإنه يتجمد إلى ما هو شائع يسمى "الثلج الجاف". عندما يتم إحضار الثلج الجاف إلى الضغط الجوي ، فإنه يظل صلبًا وباردًا جدًا (-109 درجة فهرنهايت).

يُطلق على الثلج الجاف اسم "جاف" لأنه لا يدخل أبدًا في حالة سائلة لأنه يذوب ، على عكس الجليد الذي يذوب في ماء سائل. يتحول الجليد الجاف مباشرة إلى ثاني أكسيد الكربون الغازي. يشير العلماء إلى هذه العملية باسم "التسامي".

لا يلعب الماء دورًا حاسمًا في هذه العملية بخلاف احتوائه على كمية كبيرة من الحرارة التي يتم نقلها إلى الجليد الجاف لتساميها. يمكن استخدام العديد من السوائل الأخرى بدلاً من الماء ، لكن الماء جيد بشكل خاص في الاحتفاظ بالحرارة (من الناحية العلمية ، يتمتع الماء بسعة حرارية عالية محددة).

عندما يتحول سائل مثل الماء إلى بخار ، فإن العملية تسمى التبخر. تسمى العملية العكسية التكثيف. في درجات الحرارة المنخفضة ، يتكثف الماء من الهواء إلى قطرات صغيرة جدًا من الماء.

السحب عبارة عن قطرات صغيرة جدًا من الماء (أو ربما بلورات ثلجية) تكثفت في درجات الحرارة المنخفضة في الغلاف الجوي العلوي. يمثل تأثير "مشروب السحرة" الناتج عن الجليد الجاف في الماء نفس الظاهرة على نطاق أصغر. مع تسارع ثاني أكسيد الكربون ، لا يزال ثاني أكسيد الكربون في المرحلة الغازية باردًا جدًا. يتكثف الماء الموجود في الهواء في غاز ثاني أكسيد الكربون البارد عندما يرتفع فوق الماء.

إن ذيول المذنبات الطويلة هي نتيجة لثاني أكسيد الكربون وغيره من الجليد المتصاعد مع مرور المذنب بالقرب من الشمس.