ما هو جهاز تحديد نقطة الانصهار؟

ما هو جهاز تحديد نقطة الانصهار؟

ما هو جهاز تحديد نقطة الانصهار؟، إن نقطة الانصهار من المفاهيم المعروفة في عالم الفيزياء والكيمياء، حيث إنها من الأمور المتداولة في المجال العلمي، ولها العديد من الاستخدامات والتعريفات، وتم اختراع العديد من الأجهزة التي تقيس نقطة الانصهار، واستخدامها في العديد من المجالات.

وسنذكر في هذا المقال تعريف نقطة الانصهار والجهاز المستخدم لقياس ذلك.

نقطة الانصهار

يعرف الانصهار كنقطة أو الوقت لازم للمادة حتى تزداد فيه درجة حرارة المادة القادرة على تحولها من حالتها الصلبة إلى حالتها السائلة أو التي في هذه النقطة يتم انصهار المادة.

وعند نقطة الانصهار تتوازن حالات المادة السائلة منها والصلبة، ولنقطة الانصهار عوامل عديدة تؤثر عليها وهي تتمثل في حجم الماجة وشكلها ونوعية الجزيئات الموجودة بها، ودرجة وجود الشوائب في هذه المادة، إضافة إلى الضغط المحيط بالمادة في وقت الانصهار.

ويتم تحديد نقطة الانصهار عند ضغط 1 جوي، أو 100 كيلو باسكال، وهي وحدة قياس الضغط الجوي، وعلى عكس نقطة الانصهار توجد نقطة التجمد، وهي تحول المادة فيها من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، وتعتبر نقطة انصهار المادة في بعض الأوقات هي نقطة التجمد.

شاهد أيضًا: كيفية تذويب الذهب في المنزل

جهاز تحديد نقطة الانصهار

يعتبر جهاز قياس نقطة الانصهار وهو أداة تستخدم في تحديد درجة انصهار المادة، وهي النقطة أو التوقيت الذي تتحول فيه المادة من حالتها الصلبة إلى حالتها السائلة، وتتعدد أجهزة قياس نقطة الانصهار فهي، أنبوب ثيل، وجهاز فيشر جونز، وجهاز تحديد نقطة الانصهار التلقائية (أو الإلكترونية)

وهي الأجهزة هي المتعارف عليها في قياس نقطة الانصهار وتم استخدامها بكثرة لكفاءتها في القياس، وعمل على اختراعها والوصل إلى كيفيتها العديد من الباحثين والعلماء في علم المواد، والفيزياء والكيمياء.

طريقة عمل جهاز نقطة الانصهار

تصميم الجهاز عبارة عن عينة توضع في أنبوب شعري ويتم وضعها في الجهاز، ومن ثم التسخين عليها عن طريق التدفئة على الموقد أو حمام المياه الساخن أو حمام الزيت الساخن، وعند ارتفاع درجة الحرارة ووصولها إلى حد معين والذي معه تختلف خواص المادة وتتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة يتم تعيين في هذه اللحظة درجة نقطة الانصهار التي أثرت في حالة المادة.

أي إنه آلة التسجيل لدرجات الحرارة تبدأ بالتسجيل لدرجة حرارة المتوسطة للازمة للحصول على درجة انصهار أو المادة محل الفحص.

ونأخذ أنبوب ثيل كمثال لأدوات نقطة الانصهار، حيث يتكون من أنبوب زجاجي مليء بالزيت والذي يتم تسخينه فوق اللهب، ويتم وضع المادة أو العينة محل الاختبار في فتحة الأنبوب جانب ميزان الحرارة الزئبقي، ويجب السماح للميزان أن يكون ساخن قبل عملية التسخين.

وعن طريق تسخين الزيت وزيادة درجة الحرارة تبدأ المادة في التغير في حالتها ويقيس عندها الميزان الزئبقي درجة الحرارة وهي تعتبر نقطة الانصهار التي تتغير فيها المادة في حالتها من الصلبة إلى السائلة وهي حالة الانصهار.

أمثلة على الانصهار

يوجد العديد من الأمثلة التي توضح درجة الانصهار وتحول المادة من الحالة الصلبة إلى السائلة فدرجة انصهار وتجمد الزئبق 234 كلفن أو 38 درجة مئوية، فمثلًا إن بعض المواد تمتلك درجة حرارة انصهار وتجمد مختلفة، فيذوب مثلًا الأغار عند درجة 85 درجة مئوية، وتتجمد عند 31 درجة مئوية، وانصهار الجليد يكون في ضغط جوي 1 باسكال في حين درجة مئوية 32 فهرنهايت وتعرف هذه بنقطة التجمد.

من الأمثلة الأخرى التنجستين وهو ذو اعلى نقطة انصهار عند درجة حرارة 3414 درجة لذلك يتم استخدامه في المصابيح الكهربائية لقدرته العالية لتحمل الحرارة.

ومثلًا مادة الكربون وهي التي لا تنصهر في الضغط الجوي العادي، ولكنه يتحول مباشرة من الحالة الصلبة إلى الغازية دون الوصول للحالة السائلة في الضغط الجوي العادي ولابد له من ضغط بمقدار 10 باسكال ليتحول للسائل.

وتختلف نقطة الانصهار وفقًا لدرجة نقاء المادة، حيث إن نقطة انصهار المواد النقية تكون أكبر من المادة الغير نقية، وعند خلط مادتين ومحالة انصهارهما فتكون درجتهم أعلى من أن نصهر كل مادة على حدا.

شاهد أيضًا: كم درجة انصهار الجليد؟

ما المقصود بدرجة الانصهار؟

لدرجة الانصهار مفهوم علمي قائم بوصفها وتوضيحها، وهي تعتبر درجة الحرارة التي يتم توازن حالة المادة الصلبة فيها مع الحالة السائلة، حيث إنه كلما زادت درجة الحرارة للمادة فإنها تتحول تدريجيًا من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

وإذا استمرينا في التسخين وزيادة درجة الحرارة الواقعة على المادة فإنها تتحول تمامًا إلى الحالة السائلة، وتختلف كما ذكرنا درجة حرارة الانصهار للمادة وفق نوعيتها، حيث أن العوامل المؤثرة في المادة هي:

  • تختلف درجة الانصهار وفق نوع جزئيات المادة المراد صهرها، حيث إنه كلما قل الحجم الجزيئي للمادة تحتاج درجة حرارة أقل من الأخرى التي تحتوي على جزئيات كبيرة في المادة حيث تحتاج إلى درجة حرارة عالية للانصهار.
  • قوة الجذب من العوامل التي تؤثر على درجة الانصهار أيضًا وهي الروابط الكهروستاتيكية، حيث إنه كلما زاد ترابط جزئيات المادة الجذب بينها كلما احتاجت لدرجة حرارة عالية للانصهار، والعكس كلما قل الترابط والتجاذب بين جزئيات المادة احتاجت درجة حرارة ليست بالكبيرة للانصهار.
  • نسبة الشوائب من العوامل الهامة المؤثرة على درجة حرارة انصهار المادة، حيث إنه كلما زادت درجة الشوائب في المادة لكما احتاجت لدرجات حرارة عالية وذلك للفصل بين الشواب والمادة واستقبالها درجة الحرارة للانصهار، والعكس في المواد قليلة الشوائب فإنها لا تتاج درجات حرارة عالية لانصهار.
  • ويأتي عامل الضغط الجوي وهو من العوامل المؤثرة على درجة حرارة الانصهار للمادة، حيث إنه كلما زاد الضغط الجوي الطابق على المادة كلما أدى إلى احتياج المادة لدرجة حرارة أقل للانصهار، حيث أن المادة تنصهر بسهولة في حالة زيادة الضغط الجوي.

الفرق بين الذوبان والانصهار

قد يخلط العديد من الناس بين عملية الذوبان وعملية الانصهار، حيث يعتقد أغلب الناس أنهم شيء واحد، في حين أن لكل عملية من هاتان العمليتان خواصهم التي تتميز بها:

  • ففي عملية الانصهار تتحول المادة من حالتها الصلبة إلى حالتها الغازية بفعل درجات الحرارة العالية، والعديد من العوامل التي تم ذكرها وهي درجة ترابط الجزئيات والضغط الجوي والشوائب وغيرها.
  • أما الذوبان فهو يكون بين مادتين تحفز إحداهما على ذوبان الأخرى، وذلك يكون عن طريق خلط المادتين ببعضهم البعض، وهما مذيب ومذاب.
  • الانصهار يكون من خلال مادة واحدة أما الذوبان يكون من خلال خلط مادتين.
  • الانصهار يحتاج إلى درجة حرارة عالية، في حين أن الذوبان لا يحتاج إلى درجة حرارة.
  • ينتج عن الانصهار وجود مادة واحدة سائلة.
  • ينتج عن الذوبان وجود مادتين متداخلتين مع بعضهم.

ومن هنا نكون قد وضحنا الفرق بين الذوبان والانصهار وإزالة الخلط الواقع بين الناس في توضيح مفهومهم.

شاهد أيضًا: درجة تجمد الماء في النظام الدولي

تم التعرف فيما سبق على العديد من خواص الانصهار، وشرح جهاز تحديد نقطة الانصهار، وذكر أنواعهم، وكيفية عمل كل جهاز، وتم ذكر خواص الانصهار والعوامل المؤدية للانصهار، إضافة إلى تأثيرها في درجة حرارة انصهار المادة، وتم إزالة الخلط بين الذوبان والانصهار للمادة.

أترك تعليق