دورة الماء

1 - تمهيد :

يحتل الماء أكثر من70% من مساحة الأرض وهو ظروري لكل الكائنات الحية و يستعمله الإنسان غداءا(الماء عنصر حيوي ( قال تعالى :وجعلنا من الماء كل شيء حي) ) و مصدرا للطاقة (إنتاج الكهرباء في المحطات الهيدروليكية مثلا)...

الماء يوجد في الطبيعة في حالات فيزيائية مختلفة ( صلبة ,سائلة , غازية ) . ماهي إذن التحولات الفيزيائية التي تطرأ عليه ؟

2- التحولات الفيزيائية : 1-2-التبخر Evaporation : أ - تجربة: أنظر الشكل جانبه ب - ملاحظة وتفسير:

• تكون ضباب قرب فوهة الأنبوب.
• تصاعد فقاقيع داخل الماء , ناتجة عن تحول الماء من سائل إلى غاز (بخار الماء) بسبب اكتساب الحرارة من الوسط الخارجي(الموقد) , هذا الغاز عديم اللون.

ج - استنتاج:

تبخر الماء هو تحوله من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ,بسبب اكتسابه طاقة حرارية.

2-2-التكاثف Condensation: أ - تجربة: أنظر الشكل جانبه ب - ملاحظة وتفسير:

• عند تعريض حوجلة لبخار الماء تظهر داخل هذه الأخيرة قطرات ماء.
• قطرات الماء ناتجة عن تحول الماء من الحالة الغازية (بخار الماء) إلى الحالة السائلة بسبب فقدان الطاقة الحرارية لصالح الوسط الخارجي (الحوجلة ,الهواء), يسمى هذا التحول التكاثف.

ج - استنتاج :

تكاثف الماء هو تحوله من الحالة الغازية الى الحالة السائلة ,بسبب فقدان الطاقة الحرارية.

*ملحوظة: في التجربتين السابقتين يظهر بخار الماء الخارج من فوهة الأنبوب يظهر بلون أبيض (الضباب)إلا أنه لا يجب الإعتقاد أن لبخار الماء لون,فبخار الماء عديم اللون,فإذا نظرنا داخل الإناء الذي يحدث فيه غليان الماء فجزء من هذا الإناء يحتله ماء سائل والجزء الأخر يحتله ماء غاز (بخار الماء) وهو عديم اللون.عندما يخرج بخار الماء عبر فوهة الأنبوب يتعرض للبرودة (يفقد طاقة حرارية) فيتكاثف على شكل قطرات مائية جد صغيرة تعكس الضوء فتظهر بيضاء. 3-2-التجمد Solidification : أ - تجربة :

نضع كأس ماء داخل مجمد (Congélateur) الثلاجة لفترة معينة , ثم نخرجه.

ب - ملاحظة وتفسير:

• بعد وضع الماء داخل المجمد لمدة , تحول الى جليد بسبب فقدان الطاقة الحرارية لصالح الوسط الخارجي (الهواء داخل الثلاجة...).

ج - استنتاج:

تجمد الماء هو تحوله من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة ,بسبب فقدان الطاقة الحرارية.

*ملحوظة: يزداد حجم الماء عند تجمده , لهذا يجب تفادي ملئ قنينات الماء على أخرها عند وضعها في الثلاجة. 4-2-الإنصهار Fusion: أ - تجربة:

نخرج ماء متجمد من مجمد الثلاجة , ثم نتركه مدة معينة.

ب - ملاحظة وتفسير:

• بعد ترك الماء خارج الثلاجة لمدة , تحول إلى سائل بسبب اكتساب الحرارة من الوسط الخارجي (الهواء...).

ج - استنتاج :

إنصهار الماء هو تحوله من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة ,بسبب اكتساب الطاقة الحرارية.

*ملحوظة: تسخين مادة هو اكتسابها طاقة حرارية من الوسط الخارجي ,بينما تبريد مادة هو فقدانها طاقة حرارية لصالح الوسط الخارجي. هناك تحولات فيزيائية أخرى للمادة (مثلا التحول من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية ,نسمي هذا التحول التسامي(Sublimation) ,مثال : مادة النفتالين "الكافور" تتحول من صلب إلى غاز). عند تسخين مادة صلبة فإنها تتحول إلى الحالة السائلة وعند الاستمرار في التسخين تتحول إلى الحالة الغازية وعند الاستمرار في التسخين تتحول إلى البلازما وهذه هي الحالة الفيزيائية 4 للمادة. 3- تطبيق :دورة الماء 1-3-تحليل وثيقة : تحليل الوثيقة جانبه 2-3-ملاحظة وتفسير :

تبرز الوثيقة الماء في حالات مختلفة (صلبة ,سائلة و غازية) :

• ماء سائل , كـالبحار والأنهار والمياه الجوفية , الأمطار والسحاب.
• ماء صلب , كالثلج والبرد.
• ماء غاز , وهو بخار الماء.

تكون هذه المياه على مختلف حالاتها خزنات للماء تسمى المحيط المائي (L'hydrosphère). يتحول الماء بين خزناته مكونا دورة مائية.

3-3-استنتاج :

دورة الماء هي انتقاله بين خزناته, وتضم هذه الدورة المراحل التالية:

• تبخر مياه البحار , المحيطات والأنهار ...
• تكاثف بخار الماء , ثم تكون السحب.
• تساقط الأمطار والثلوج والبرد.
• تسرب المياه الى جوف الأرض , وتكون خزنات مياه جوفية.
• جريان المياه السطحية والجوفية نحو البحار والمحيطات.

التبخر , التكاثف , التجمد والإنصهار ظواهر طبيعية (تحدث في الطبيعة دون تدخل الإنسان).

*ملحوظة: التبادلات الحرارية للمادة (اكتساب الطاقة الحرارية وفقدانها) أثناء تحولاتها الفيزيائية (التبخر والتكاثف),تعتمد في أجهزة التبريد كالثلاجة ومكيف الهواء: يستعمل في الثلاجة مادة سائلة تتميز بالتبخر السريع (مادة الفريون fréon) ,تمر هذه المادة في دارة مغلقة (أنبوب ملتو طرفيه مرتبطين معا على مستوى المكبس أو الضاغط Compresseur) , أنظر الصورة جانبه.
• يحدث تبخر مادة الفريون في جزء الأنبوب داخل الثلاجة(نسميه المبخر Evaporateur ممثل باللون الأزرق): لكي يتم التبخر تكتسب مادة الفريون الطاقة الحرارية من المواد داخل الثلاجة (هواء ومواد غدائية... التي تفقد طاقتها الحرارية لصالح مادة الفريون) .بعد ذالك يمضي غاز الفريون عبر الأنبوب إلى المكبس خارج الثلاجة.
• المكبس الذي يضم محركا كهربائيا يقوم بضغط غاز الفريون ليتكاثف في الأنبوب خارج الثلاجة ( نسميه المكثف Condenseur ممثل باللون الأحمر):تكاثف غاز الفريون يصاحبه فقدان الطاقة الحرارية لصالح الوسط الخارجي (الهواء و المواد خارج الثلاجة).بعد ذالك يتم دفع سائل الفريون إلى المبخر (الأنبوب داخل الثلاجة ) حيث يتبخر من جديد و تتكرر هذه العملية باستمرار (تبخر وتكاثف مادة الفريون) , وفي كل دورة تزداد المواد داخل الثلاجة برودة.