ما هي نقطة الانصهار؟ إن نقطة الانصهار هي مفهوم معروف في مجال الفيزياء والكيمياء، وهي من الأمور الشائعة في البحث العلمي، ولها العديد من الاستخدامات والتعريفات. تم ابتكار العديد من الأجهزة التي تقيس نقطة الانصهار واستخدامها في مجالات متنوعة.
وسنوضح في هذا المقال تعريف نقطة الانصهار والجهاز المستخدم لقياسها.
نقطة الانصهار
يعرف الانصهار بأنه نقطة أو وقت يلزم للمادة حتى ترتفع فيه درجة حرارتها، وتتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، أو يحدث الانصهار في هذه النقطة.
عندما يحدث الانصهار، تكون حالات المادة السائلة والصلبة في توازن. هناك عدة عوامل تؤثر في نقطة الانصهار، مثل حجم وشكل المادة، ونوعية الجزيئات الموجودة فيها، ووجود الشوائب، بالإضافة إلى الضغط المحيط في وقت الانصهار.
تتم معرفة نقطة الانصهار عند ضغط جوي واحد أو 100 كيلو باسكال، وهو وحدة قياس الضغط الجوي، وعلى العكس من ذلك، يوجد نقطة التجمد التي يتحول فيها المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، وفي بعض الأوقات، تكون نقطة الانصهار هي نفسها نقطة التجمد للمادة.
شاهد أيضًا: كيفية تذويب الذهب في المنزل
جهاز تحديد نقطة الانصهار
يعد جهاز قياس نقطة الانصهار أداة تستخدم لتحديد درجة انصهار المادة، وهي النقطة أو التوقيت الذي يتحول فيه المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
تتنوع أجهزة قياس نقطة الانصهار، بما في ذلك أنبوب ثيل، وجهاز فيشر جونز، وجهاز تحديد نقطة الانصهار التلقائي (الإلكتروني)
تعتبر هذه الأجهزة المعتادة في قياس نقطة الانصهار وقد استخدمها العديد من الباحثين والعلماء في مجال علم المواد والفيزياء والكيمياء لكفاءتها العالية في القياس، وساهم العديد من الباحثين والعلماء في اختراعها وتطويرها.
طريقة عمل جهاز نقطة الانصهار
تتكون تصميم الجهاز من عينة توضع في أنبوب رفيع وتوضع في الجهاز، ثم يتم تسخينها عن طريق وضعها على الموقد أو في حمام ماء ساخن أو حمام زيت ساخن.
عندما ترتفع درجة الحرارة وتصل إلى مستوى معين، تتغير خواص المادة وتتحول من الصلبة إلى السائلة، وفي هذه اللحظة يتم تحديد درجة انصهار المادة التي تؤثر على حالتها.
أي أنها آلة تسجيل درجات الحرارة تبدأ بتسجيل درجة حرارة المتوسطة اللازمة للحصول على درجة انصهار المادة أو مكان الفحص.
ونأخذ أنبوب ثيل كمثال لأجهزة قياس نقطة الانصهار، حيث يتألف من أنبوب زجاجي ممتلئ بالزيت ويتم تسخينه فوق اللهب، ويتم وضع المادة أو العينة التي تحتاج للاختبار في فتحة الأنبوب بجانب مقياس الحرارة الزئبقي، ويجب أن يكون المقياس ساخنا قبل عملية التسخين.
ومن خلال تسخين الزيت وزيادة درجة الحرارة، تبدأ المادة في تغيير حالتها، وفي هذا الوقت يقيس الميزان الزئبقي درجة الحرارة، وهي تعتبر نقطة الانصهار، حيث يتغير حال المادة من الصلبة إلى السائلة، وهذه تعتبر حالة الانصهار.
أمثلة على الانصهار
هناك العديد من الأمثلة التي توضح درجة الانصهار وتحول المادة من الصلبة إلى السائلة، فمثلا، درجة انصهار وتجمد الزئبق هي 234 كلفن أو 38 درجة مئوية.
على سبيل المثال، بعض المواد لديها درجات حرارة انصهار وتجمد مختلفة. على سبيل المثال، يذوب الأغار عند درجة حرارة 85 درجة مئوية ويتجمد عند 31 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، يحدث انصهار الجليد عند ضغط جوي يبلغ 1 باسكال وعند درجة حرارة 32 فهرنهايت، وتعرف هذه النقطة بنقطة التجمد.
من الأمثلة الأخرى، التنجستين هو معدن يتميز بأعلى نقطة انصهار حيث تبلغ درجة حرارته 3414 درجة، ولذلك يستخدم في المصابيح الكهربائية بسبب قدرته العالية على تحمل الحرارة.
على سبيل المثال، المادة الكربون لا تنصهر تحت ضغط الهواء العادي، ولكنها تتحول مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون أن تصبح سائلة تحت ضغط الهواء العادي، وتحتاج إلى ضغط يبلغ 10 باسكال لتتحول إلى الحالة السائلة.
تختلف نقطة انصهار المادة حسب درجة نقاوتها، حيث تكون نقطة انصهار المواد النقية أعلى من المواد غير النقية.
عند خلط مادتين ومحاولة انصهارهما، يكون مستوى حرارتهما أعلى من أن يتم صهر كل مادة بشكل منفصل.
شاهد أيضًا: كم درجة انصهار الجليد؟
ما المقصود بدرجة الانصهار؟
بمعنى أن الذوبان هو مفهوم علمي يتم وصفه وتوضيحه، ويعتبر درجة الحرارة التي يتم فيها توازن المادة الصلبة مع الحالة السائلة.
عندما يرتفع درجة حرارة المادة، تتحول تدريجيا من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
إذا استمرينا في تسخين المادة وزيادة درجة الحرارة، فإنها ستتحول تماما إلى الحالة السائلة.
تختلف درجة انصهار المادة حسب نوعها، حيث تؤثر عوامل متعددة في درجة انصهار المادة
- تختلف درجة الانصهار حسب نوع جزيئات المادة التي ترغب في صهرها.
- عندما يكون حجم المادة الجزيئية أقل، فإنها تتطلب درجة حرارة أقل من المواد الأخرى التي تحتوي على جزيئات كبيرة.
- حيث تحتاج إلى درجة حرارة عالية للذوبان.
- تعد قوة الجذب من بين العوامل التي تؤثر على درجة الانصهار أيضا، وتعرف بالروابط الكهروستاتيكية.
- حيث كلما زاد ترابط جزيئات المادة، زادت الحاجة إلى درجة حرارة عالية لأنصهارها.
- كلما انخفضت الروابط والجذب بين جزيئات المادة، زادت درجة حرارة الانصهار المطلوبة.
- تعد نسبة الشوائب من العوامل المهمة التي تؤثر على درجة انصهار المادة.
- كلما زادت درجة الشوائب في المادة، زادت الحاجة لدرجات حرارة عالية.
- وذلك للفصل بين الشواب والمادة ولكي يتم استيعاب درجة الحرارة للذوبان.
- وعلى العكس، في المواد ذات قليل من الشوائب، لا تحتاج إلى درجات حرارة عالية للانصهار.
- تأتي أحد العوامل المؤثرة على درجة حرارة انصهار المادة، وهو عامل الضغط الجوي.
- عندما يزداد الضغط الجوي على المادة، يزيد احتياج المادة لدرجة حرارة أقل للانصهار.
- حيث تنصهر المادة بسهولة عند زيادة الضغط الجوي.
الفرق بين الذوبان والانصهار
يخلط الكثيرون بين عملية الذوبان وعملية الانصهار، حيث يعتقد الأغلبية أنهما شيئا واحدا، لكن لكل عملية خصائصها المميزة
- في عملية الانصهار، تتحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية بفعل درجات الحرارة العالية.
- والعديد من العوامل التي تم ذكرها وهي درجة ترابط الجزيئات والضغط الجوي والشوائب وغيرها.
- أما الذوبان، فيكون بين مادتين تحفز إحداهما على ذوبان الأخرى.
- ويتم ذلك عن طريق خلط المذيب والمذاب معا.
- يحدث الانصهار عند استخدام مادة واحدة، أما الذوبان فيحدث عند خلط مادتين.
- الانصهار يتطلب درجة حرارة عالية، بينما الذوبان لا يتطلب درجة حرارة.
- يحدث وجود مادة واحدة سائلة نتيجة للانصهار.
- يحدث الذوبان عندما تتفاعل مادتين متداخلتين مع بعضهما.
ومن هنا نكون قد شرحنا الاختلاف بين الذوبان والانصهار وإزالة الخلط الحاصل بين الناس لتوضيح مفهومهم.
شاهد أيضًا: درجة تجمد الماء في النظام الدولي
تعرفنا سابقا على العديد من خصائص الانصهار وشرح جهاز تحديد نقطة الانصهار وذكر أنواعه.
وتم شرح كيفية عمل كل جهاز، وتم ذكر خصائص الذوبان والعوامل المؤدية للذوبان، بالإضافة إلى تأثيرها على درجة حرارة انصهار المادة، وتم توضيح الاختلاف بين الذوبان والانصهار للمادة.
