لقد قمت بإجراء تجربة التجمد بالمجلدة الخاصة بي وباستخدام عدة سوائل: زيت وشراب نقي وماء مالح للتحضير للأسئلة التي قد يطرحها التلاميذ، فهل بإمكانكم أن تشرحوا لي سبب عدم تجمد الزيت والشراب النقي، ومن ناحية أخرى تصدع مكعب ثلج الماء المالح فلماذا؟

توجد الزيوت النباتية مثلها مثل معظم السوائل تقريبا بشكل صلب متبلور، ولكن لا يسهل دائما الحصول عليها (فيما عدا زيت الزيتون إذا كان عالي الجودة والذي يبدأ في التبلور عند درجة حرارة +١٠°)، وكلما بردنا سائلا لزجا كلما زادت لزوجته وكلما صعب تجمده لأن البذور التي تبغي الظهور تجد صعوبة في النمو في وسط تكون حركة الجزيئات فيه بهذا البطء، وبهذه الصعوبة ونعرف سوائل عديدة ترفض التبلور وتصبح في غاية اللزوجة إلى درجة ظهورها بشكل صلب: كالزجاج؛ ويحتمل أن يكون الشراب النقي من هذه النوع، فاحتمال أنه كان ينبغي تبريده أكثر بكثير مما تسمح به المجلدة (نيتروجين سائل؟)؛ أما فيما يخص مكعب ثلج الماء المالح فكان من المثير تذوقه لأنني أعتقد أنه لم يكن مالحا أو لم يكن مالحا بدرجة كافية ففي الواقع ينتج عن تجمد الماء المالح حالة "ثلج" أقل ملوحة من الحالة السائلة، ويمكن تفسير الهيئة المورقة عن طريق عملية التبلور التي تثنتت فيها الحالة المالحة في شكل ملح في حين كان الماء الأقل ملوحة يتبلور متسببا في نظام تتكدس فيه الحالتان الواحدة فوق الأخرى؟ على أي حال لا ينتج عن تجمد الماء المالح مكعبات ثلجية مورقة والدليل على ذلك الجليد الساحلي والجبال الثلجية اللتان لا تعرفان بذلك.

لقد قمت بإجراء التجارب الخاصة بك لعدم امتلاكي لإجابات فورية، فقمت بترك زيت (زيتون) وشراب (شراب اللوز) وماء مالح (حوالي ٢٠% من الكتلة) بالمجلدة طوال الليل، ولقد لاحظت في الصباح أن الزيت قد تجمد بينما لم يتجمد الشراب تماما، فدرجة حرارة التجمد تتوقف على الطبيعية الكيميائية للمكونات العنصرية للجسم، وفي الوضع الحالي فهي نوع من السلاسل تنزلق بطريقة إلى حد ما سهلة فوق بعضها البعض، ويؤدي خفض درجة الحرارة إلى صعوبة الحركة (أو زيادة اللزوجة)؛ وتتوقف إذاً درجة حرارة التجمد على الجسم (وبالتأكيد على درجة نقائه) فيتجمد زيت الفول السوداني عند درجة حرارة ٣°، وزيت الزيتون عند –٦°، وزيت الصويا عند –١٦°، وزيت عباد الشمس عند –١٧°، ومن الممكن ألا تكون درجة حرارة المجلدة منخفضة بدرجة كافية (فهي تبلغ نظريا حوالي –١٨°) في الحالتين الأخيرتين، فهل يوافق هذا التجربة التي قمت بها؟ ولا أدري إذا كان للشراب درجة حرارة تجمد مختلفة هو الآخر تبعا لطبيعته (يمكن إجراء التجربة)، فقد تجمد شراب اللوز بدون صعوبة… عند وضع الوعاء بسائل أكثر برودة (نيتروجين سائل عند درجة حرارة –١٩٦°)؛ ولم أشاهد الطبقات الرقيقة التي ذكرتها في حالة الماء المالح، وهناك نظرية: فتبعا الترسب الأصلي للملح ستختلف الكثافة عند سطح وقاع الحوض مما يؤدي إلى تجمد على شكل طبقات متوالية، فهل تلك الطبقات أفقية؟

أشكركما على إجاباتهما، وللرد على السؤال الأخير قمت بإعادة التجربة فلم تظهر "الطبقات" ولكن يتفتت الثلج بسهولة رأسيا وبوضع مائل؛ ولقد حصلت على مكعب ثلجي عند استخدام زيت الزيتون وفي التجربة الأولى كنت قد استخدمت زيت عباد الشمس (وسأقوم بإعادة المحاولة مع استخدام الخليط المثلج: ثلج + ملح وأنواع مختلفة من الزيوت)، وشكرا لتحديد أنه تم تجمد الشراب (النعناع) عند –١٩٦° فلقد أراحني ذلك. 
لقد قمت بتذوق مكعبات ثلج الماء المالح والتي لا أستطيع أن أخبركم بنسبة الملح إلى الماء فيها (لعدم علمي بكيفية قياسها) ولكني حاولت الكشف عما إذا كان هناك اختلافا في التركيز فلم أجد فرقا، فما وضع الجليد الساحلي إذا؟

لقد أدركت بعد اطلاعي على موسوعة Universalis تفسير ما قمت بمشاهدته: فإن الثلج المتكون أساسا من ماء مالح هو في الواقع ثلج عذب ولكن يمكن له أن يحتجز قطرات مالحة، فيبدو مالحا، أما فيما يخص الهيئة المورقة فيرجع السبب في ذلك كما ذكرت سابقا أي إلى الفصل بين الشكلين ثلج غير مالح وماء مالح، وستكون تلك الطبقات تبعا لمصادري رأسية دائما ولكنها لن تمتد إلى كل البلور؛ وأعتقد أنه يجب التمييز بين التجربة التي تم تنفيذها بالمجلدة والجليد الساحلي، ففي المجلدة يتم تحويل كل الماء المالح إلى ثلج وبالتالي فهي عملية مستمرة ولا تتوقف فكلما تطورت يصبح السائل أكثر ملوحة، ويتغير ترسب الملح في الجزء الصلب المتوازن مع السائل حتى يصل إلى درجة ترسب مغاير للتحول التي إذا لم تخنني الذاكرة تذوب عند –١٧° إلى ٣٠% ترسب بالملح وبالتالي يكون الثلج المناظر مالحاً فعلا، أما في البحر فلا نشعر بالتغير في درجة التركيز فلا يكون ثلج الجليد الساحلي مالحا (فالإسكيمويون يقومون بإذابته للشرب)، ولقد قمت بإجراء تجربة بالمجلدة وأنوي متابعتها ساعة بساعة.