تتأثر درجة غليان الماء بالتغير في الارتفاع استعمل العبارة 2ف 300 حيث ف تمثل الارتفاع بالأمتار لإيجاد عدد الدرجات بالفهرنهايت التي تتغير بها

السؤال: تتأثر درجة غليان الماء بالتغير في الارتفاع، استعمل العبارة -2ف/300، حيث ف تمثل الارتفاع بالأمتار، لإيجاد عدد الدرجات بالفهرنهايت التي تتغير بها درجة غليان الماء على ارتفاع مقداره 1500 متر.

• الإجابة: –١٠ ف°

شرح الإجابة:

إن العلاقة بين الارتفاع عن مستوى سطح البحر ودرجة غليان الماء هي علاقة فيزيائية ثابتة ومباشرة، فكلما صعدنا إلى أعلى، انخفض الضغط الجوي المحيط بنا. هذا الانخفاض في الضغط يُمكّن جزيئات الماء من التحرر والتحول إلى بخار عند درجة حرارة أقل، ما يعني أن الماء يغلي أسرع ولكن عند نقطة غليان منخفضة مقارنة بغليانه عند مستوى سطح البحر. وهذه الظاهرة لا تقتصر على الماء فحسب، بل تشمل جميع السوائل وتعد من المبادئ الأساسية في دراسة الخصائص الحرارية للمادة.

ومن هذا المنطلق، ننتقل إلى العلاقة الرياضية التي تصف هذا التغير بدقة، وهي -2ف/300. هذه الصيغة ليست مجرد أرقام عشوائية، بل كل جزء فيها يحمل معنى عميقًا؛ فالرمز “ف” يمثل الارتفاع أو الارتفاع الشاهقي بالأمتار، بينما العدد -2 يرمز إلى مقدار الانخفاض بدرجات الفهرنهايت. أما العدد 300 فهو الثابت الذي يربط بين المتغيرين، ويعني أن مقابل كل 300 متر من الصعود، تنخفض درجة الغليان بمقدار درجتين فهرنهايت. وجود الإشارة السالبة أمر جوهري، فهي تؤكد أن العلاقة عكسية؛ أي أن زيادة الارتفاع تؤدي حتمًا إلى نقصان في درجة الغليان.

وبتطبيق هذه القاعدة على المعطيات المحددة في المسألة، حيث يبلغ الارتفاع 1500 متر، نقوم بتعويض قيمة “ف” في المعادلة مباشرةً. تصبح العملية الحسابية كالتالي: (-2 × 1500) / 300. هذه الخطوة هي الترجمة الدقيقة للظاهرة الطبيعية إلى لغة الأرقام، مما يسمح لنا بتحديد مقدار التغير بدقة متناهية، وهو جوهر استخدام النماذج الرياضية في فهم الظواهر الطبيعية.

عند تنفيذ العملية الحسابية، نجد أن حاصل ضرب -2 في 1500 يساوي -3000. بعد ذلك، نقسم هذا الناتج على الثابت 300، فتكون النتيجة النهائية هي -10. هذا الرقم ليس درجة الغليان الجديدة، بل هو مقدار التغير أو الانخفاض الذي طرأ عليها. وبالتالي، فإن نقطة غليان الماء على ارتفاع 1500 متر تكون أقل بعشر درجات فهرنهايت عن قيمتها المعتادة عند مستوى سطح البحر.

وفي نهاية المطاف، يتضح أن هذا المبدأ له تطبيقات حياتية واضحة، فالطهاة في المناطق الجبلية يدركون أن طهي الطعام يستغرق وقتًا أطول ليس لضعف مصدر الحرارة، بل لأن الماء يغلي عند درجة حرارة أقل من 212 فهرنهايت (100 مئوية)، مما يبطئ عملية الطهي. إن فهم هذه العلاقة بين الضغط والحرارة والارتفاع يمنحنا رؤية أعمق لكيفية عمل القوانين الفيزيائية التي تحكم عالمنا، ويحول معادلة رياضية بسيطة إلى نافذة نطل منها على نظام كوني دقيق.