في المنازل التي تتعرض فيها أنابيب المياه للشتاء القارس، لماذا تتعرض الأنابيب للانفجار، ولماذا تكون أنابيب الماء الساخن أكثر عرضةً للانفجار من أنابيب الماء البارد؟

الجواب: يمكن أن ينفجر الأنبوب الذي يكون الماء فيه ثابتًا لا يتحرك نتيجة لتجمد الماء إذا شكل الجليد سدادة تحبس الماء في منطقة مغلقة بصمام. وكلما تجمد المزيد من الماء على السدادة، فإن ذلك الماء يتجمد ويشكّل ضغطًا هائلا على الماء المحبوس. وفي نهاية المطاف يمكن أن يكون الضغط عاليًا بما يكفي ليتشقق الأنبوب، وتكون هذه الاحتمالية أكبر في الأنبوب الذي ينقل الماء من خزانات التسخين بسبب الطريقة التي يمكن أن يتجمد بها الماء داخل هذا الأنبوب. في الوضع المثالي، يتجمد الماء عند نقطة التجمد صفر مئوية، ولكن عمليًّا لا بُدَّ أن تبرُّد المياه بضع درجات تحت نقطة التجمُّد قبل أن تتجمد. يُقال إن تلك المياه السائلة قد خضعت لـ «التبريد الفائق».

تحتوي مياه الصنبور التي لم تُسَخَّن في خزانات التسخين على العديد من الشوائب التي تعمل كمواقع تنو، وبمجرد تبريد الماء تبريدًا فائقًا بواقع بضع درجات، يحفز مواصلة إزالة الطاقة الحرارية من الماء عملية تشكل البلورات الثلجية. يُكَوِّنُ الماء أولا جليدًا شجيريا يشبه شكل نبات السرخس) ينمو داخل الماء الذي ما زال في حالته السائلة. بمجرد تكون الجليد تتشكّل حلقة من الثلج بطول جدار الأنبوب وتنمو تدريجيا بشكلٍ شعاعي إلى الداخل حتى تُشكّل سدادة تغلق الأنبوب تمامًا. يكون للماء الموجود بين هذا الثلج والصمام المغلق متَّسع من الوقت للتكيُّف مع تمدُّد الماء أثناء نمو الحلقة الثلجية. يتجمد الماء الذي سُخَّنَ في خزانات التسخين بطريقة مشابهة، إلا أن تشكل الجليد الشجيري يمكن أن يتأخر كثيرًا ، ربما لعدة أيام. والسبب هو أنه عندما يُسَخَّن الماء فإنه يفقد الكثير من الشوائب التي يمكن أن تعمل كعامل تنو لتشكل الجليد. ومِن ثُمَّ، يمكن تبريد ذلك الماء تبريدًا فائقًا حتى يصل إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة الماء الموجود في أنبوب الماء البارد. عندما يبدأ الجليد بالتشكُل أخيرًا، فإنه ينمو إلى الداخل شعاعيًّا على شكل جليد شجيري ويمكن أن يسد الأنبوب بسرعة. إذا نما الجليد حينئذ بطول الأنبوب يمكن أن يُشكل تمدد الماء نتيجة لتجمده ضغطًا هائلا على الماء المحبوس بين السدادة والصمام المغلق. وأخيرًا، يمكن أن ينفجر الأنبوب أو أحد الوصلات الأنبوبية التي تقع في مكان ما بين السدادة والصمام ، حتى ولو كان الجزء الذي ينفجر دافئًا.

سيسمح الانفجار للماء المحبوس بالخروج، وهو ما قد لا يتسبب في الكثير من الضرر. ومع ذلك، إذا لم يتم إصلاح الأمر قبل أن تذوب السدادة الجليدية يمكن أن يتسبب فيضان الماء اللاحق في إحداث أضرار عديدة لتجنب هذا الاحتمال، يترك الناس الذين يعيشون في مناخ قارس البرودة صنابير المياه الخارجية مفتوحة قليلا خلال فصل الشتاء، بحيث لا يتسبب نمو السدادة الثلجية سوى في دفع المياه خارج الصنبور المفتوح بدلا من تراكم الضغط الداخلي.

يمكن أن تكون السدادات الجليدية مفيدة في بعض الحالات. على سبيل المثال، يمكن أن تعمل إحدى السدادات الجليدية كصمام مؤقت في جزء من الأنبوب الذي لا بد أن يتم إصلاحه عندما يتعذَّر غلق نظام أنابيب المياه بأكمله، كما هو الحال في المستشفيات أو المجمعات السكنية الكبيرة. في بعض الحالات لا بد أن يُنقل الماء عبر أنبوب بارد وجاف، ربما بسبب أعمال الإصلاح يمكن أن تفقد دفقة الماء الأولى، أثناء انتقالها عبر الأنبوب، الطاقة الحرارية إلى جدار الأنبوب؛ ومِن ثَمَّ تنخفض درجة حرارتها إلى نقطة التجمد. يحدث هذا الأمر على الأرجح في الأنابيب المدفونة أكثر مما يحدث في الأنابيب الموجودة فوق سطح الأرض (عند تساوي درجة الحرارة؛ وذلك لأن الطاقة الحرارية تتسرب بسرعة أكبر من جدران الأنابيب عن طريق الأرض المحيطة أكثر منها من خلال الهواء المحيط. . إذا كانت درجة حرارة الأنبوب تبلغ بضع درجات تحت نقطة التجمد يمكن أن يصل الماء إلى درجة التبريد الفائق وأن يُشكل فجأة جليدًا شجيريًّا يَسِدُّ الأنبوب. ومع ذلك، إذا كان الأنبوب أكثر برودة (تكون درجة حرارته تحت درجة حرارة الماء المبرد تبريدًا فائقًا)، تتكون حلقة من الجليد على جدار الأنبوب دون أن تنمو وتصبح جليدًا ،شجيريا، ويستمر الماء في التدفق.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

شعبة الخطابة النسوية تطلق العام الدراسي الجديد في معهد الخطابة

صُنع في العراق.. تجربة العتبة العباسية المقدسة في إعادة الهوية المفقودة

قسم الشؤون الفكرية يعلن عن بدء التسجيل للدورة التمهيدية الحوزوية الإلكترونية

أثناء استقباله فريق مجلة (أثر).. سماحة السيد الصافي يؤكد دعم أي إبداع يسهم في تنويع طرائق إيصال المعلومة إلى المتلقي

المزيد

الآخبار الصحية

تحذير من "عدوى بكتيرية" تسبب نوبات قلبية

ماذا يحصل لجسمك عند التوقف عن استخدام الزيت في الطهي؟

الأمل في كبسولة.. "فيتامين شهير" يبطئ التقدم في العمر

اشتهاء أطعمة بشكل مفاجئ.. ناقوس خطر للسرطان ؟!

المزيد

الآخبار التكنلوجية

زلزال أفغانستان يحصد أكثر من ألف قتيل.. ويدمر آلاف المنازل !

ناجٍٍ وحيد من انزلاق أرضي.. دمّر قرية سودانية بأكملها !

نهر الفرات.. مورد مائي بين الندرة والتقاسم

ما السر وراء مشية إيلون ماسك الغريبة والسريعة ؟

المزيد

مواضيع ذات صلة

فراء الدب القطبي

تسخين الطعام في فرن الميكروويف

طهي البيض المخفوق

سلق البيض

طهي الطعام على موقد أو فوق شعلة نار

طهي البيتزا

الماء المغلي

احتساء القهوة الساخنة، وتناول البيتزا الساخنة

المثلجات المصنوعة بالمنزل

إذابة الجليد المتراكم على الأرصفة باستخدام الملح

الأنماط التي يُشكلها الثلج الذائب

تجمد بِرَك الماء والبحيرات