بارد

البرد هو وجود درجة حرارة منخفضة ، وخاصة في الغلاف الجوي. في الاستخدام الشائع، البرد هو غالبًا تصور شخصي . الحد الأدنى لدرجة الحرارة هو الصفر المطلق ، والذي يُعرَّف بأنه 0.00  كلفن على مقياس كلفن ، وهو مقياس درجة حرارة ترموديناميكي مطلق . وهذا يتوافق مع −273.15 درجة مئوية على مقياس سيليزيوس ، و−459.67 درجة فهرنهايت على مقياس فهرنهايت ، و0.00 درجة رانكين .

نظرًا لأن درجة الحرارة تتعلق بالطاقة الحرارية التي يحتفظ بها جسم أو عينة من المادة، وهي الطاقة الحركية للحركة العشوائية لمكونات الجسيمات في المادة، فسيكون للجسم طاقة حرارية أقل عندما يكون أكثر برودة وأكثر عندما يكون أكثر سخونة. إذا كان من الممكن تبريد نظام إلى الصفر المطلق، فإن جميع حركة الجسيمات في عينة من المادة ستتوقف وستكون في حالة سكون تام بالمعنى الكلاسيكي . يمكن وصف الجسم بأنه يمتلك طاقة حرارية صفرية. ومع ذلك، من الناحية المجهرية في وصف ميكانيكا الكم ، لا تزال المادة تمتلك طاقة نقطة الصفر حتى عند الصفر المطلق، بسبب مبدأ عدم اليقين .

يشير التبريد إلى عملية التحول إلى البرودة أو خفض درجة الحرارة . ويمكن تحقيق ذلك عن طريق إزالة الحرارة من النظام أو تعريض النظام لبيئة ذات درجة حرارة أقل.

السوائل المبردة هي سوائل تستخدم لتبريد الأجسام ومنع التجمد ومنع التآكل في الآلات. ^[2]

التبريد بالهواء هو عملية تبريد جسم ما عن طريق تعريضه للهواء . ولن ينجح هذا إلا إذا كانت درجة حرارة الهواء أقل من درجة حرارة الجسم، ويمكن تحسين العملية عن طريق زيادة مساحة السطح ، أو زيادة معدل تدفق سائل التبريد، أو تقليل كتلة الجسم . ^{[3] [ مصدر أفضل مطلوب ]}

هناك طريقة أخرى شائعة للتبريد وهي تعريض الجسم للثلج أو الثلج الجاف أو النيتروجين السائل . تعمل هذه الطريقة بالتوصيل ؛ حيث تنتقل الحرارة من الجسم الدافئ نسبيًا إلى المبرد البارد نسبيًا. ^[4]

التبريد بالليزر والتبريد التبخيري المغناطيسي هي تقنيات تستخدم للوصول إلى درجات حرارة منخفضة للغاية. ^{[5] [6]}

في العصور القديمة، لم يكن الثلج يستخدم لحفظ الطعام بل كان يستخدم لتبريد النبيذ وهو ما فعله الرومان أيضًا. وفقًا لبليني ، اخترع الإمبراطور نيرون دلو الثلج لتبريد النبيذ بدلاً من إضافته إلى النبيذ لجعله باردًا لأنه سيخففه. ^[7]

في وقت ما حوالي عام 1700 قبل الميلاد، أنشأ زيمري ليم ، ملك مملكة ماري في شمال غرب العراق، "مخزنًا للثلج" يُدعى بيت شوربين في موقع قريب من عاصمته على ضفاف نهر الفرات . في القرن السابع قبل الميلاد، استخدم الصينيون مخازن الثلج لحفظ الخضروات والفواكه. أثناء حكم أسرة تانغ في الصين (618-907 م)، تشير وثيقة إلى ممارسة استخدام الثلج التي كانت رائجة خلال أسرة تشو الشرقية (770-256 قبل الميلاد) من قبل 94 عاملاً يعملون في "خدمة الثلج" لتجميد كل شيء من النبيذ إلى الجثث. ^[7]

يقول شاختمان إنه في القرن الرابع الميلادي، قدم شقيق الإمبراطور الياباني نينتوكو له هدية عبارة عن ثلج من أحد الجبال. وكان الإمبراطور سعيدًا جدًا بالهدية لدرجة أنه أطلق على الأول من يونيو "يوم الجليد" وأعطى قطعًا من الجليد لموظفيه احتفالًا. ^[7]

يقول شاختمان إنه حتى في العصور القديمة، في مصر والهند، كانت هناك ممارسات للتبريد الليلي عن طريق تبخر الماء والإشعاع الحراري، وقدرة الأملاح على خفض درجة تجمد الماء. كان قدماء روما واليونان يدركون أن الماء المغلي يبرد أسرع من الماء العادي؛ والسبب في ذلك هو أن غليان الماء يزيل ثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى، التي تمنع التبريد؛ لكن هذه الحقيقة لم تكن معروفة حتى القرن السابع عشر. ^[7]

يقول شاختمان أن الملك جيمس السادس وأنا دعمنا عمل كورنيليس دريبل كساحر لأداء الحيل مثل إنتاج الرعد والبرق والأسود والطيور وأوراق الشجر المرتعشة وما إلى ذلك. في عام 1620 قدم عرضًا في دير وستمنستر للملك وحاشيته حول قوة البرد. ^[8] يقول شاختمان إنه في يوم صيفي، أحدث دريبل برودة (خفض درجة الحرارة بعدة درجات) في قاعة الدير، مما جعل الملك يرتجف ويخرج من القاعة مع حاشيته. يقول شاختمان إن هذا كان مشهدًا لا يصدق. قبل عدة سنوات، أظهر جيامباتيستا ديلا بورتا في الدير "حدائق خيالية جليدية ومنحوتات جليدية معقدة" وأيضًا مشروبات مثلجة للمآدب في فلورنسا . الإشارة الوحيدة إلى التجميد الاصطناعي الذي ابتكره دريبل كانت من قبل فرانسيس بيكون . لم تؤخذ عرضه على محمل الجد لأنه كان يُعتبر أحد خدعه السحرية، حيث لم يكن هناك تطبيق عملي في ذلك الوقت. لم يكشف دريبل عن أسراره. ^[9]

يقول شاختمان إن اللورد المستشار بيكون، وهو من دعاة العلوم التجريبية، حاول في كتابه Novum Organum ، الذي نُشر في أواخر عشرينيات القرن السابع عشر، شرح تجربة التجميد الاصطناعي في دير وستمنستر، رغم أنه لم يكن حاضرًا أثناء العرض، حيث إن " النترات (أو بالأحرى روحها) شديدة البرودة، وبالتالي فإن إضافة النترات أو الملح إلى الثلج أو الجليد يزيد من برودة الأخير، حيث يعمل النترات على إضافة البرودة إلى برودته، أما الملح فيعمل على إمداد الثلج البارد بالنشاط". وقد حاول العديد من العلماء بعد ذلك تفسير الجوانب المسببة للبرودة في النترات والملح. ^[10]

يقول شاختمان إن الافتقار إلى المعرفة العلمية في الفيزياء والكيمياء هو الذي أعاق التقدم في الاستخدام المفيد للجليد حتى التغيير الجذري في الآراء الدينية في القرن السابع عشر. تم كسر الحاجز الفكري من قبل فرانسيس بيكون وروبرت بويل الذين تبعوه في هذا السعي لمعرفة البرد. ^[11] أجرى بويل تجارب مكثفة خلال القرن السابع عشر في مجال البرد، وكان بحثه عن الضغط والحجم رائدًا للبحث في مجال البرد خلال القرن التاسع عشر. أوضح نهجه بأنه "تحديد بيكون للحرارة والبرودة على أنهما اليد اليمنى واليسرى للطبيعة". ^[12] دحض بويل أيضًا بعض النظريات التي طرحها أرسطو حول البرد من خلال إجراء تجارب على انتقال البرد من مادة إلى أخرى. أثبت أن الماء ليس المصدر الوحيد للبرد ولكن الذهب والفضة والبلور، والتي لا تحتوي على محتوى مائي، يمكن أن تتغير أيضًا إلى حالة شديدة البرودة. ^[13]

في الولايات المتحدة من حوالي عام 1850 حتى نهاية القرن التاسع عشر كان تصدير الثلج في المرتبة الثانية بعد القطن. تم تطوير أول صندوق ثلج بواسطة توماس مور، وهو مزارع من ماريلاند في عام 1810 لحمل الزبدة في حوض خشبي على شكل بيضاوي. تم تزويد الحوض ببطانة معدنية في داخله ومحاط بحزمة من الثلج. تم استخدام جلد الأرنب كعازل. طور مور أيضًا صندوق ثلج للاستخدام المنزلي مع الحاوية المبنية على مساحة 6 أقدام مكعبة (0.17 م ³ ) والتي تم ملؤها بالثلج. في عام 1825، اخترع ناثانيال جيه وايت حصاد الثلج باستخدام جهاز قطع الثلج الذي تجره الخيول. كانت كتل القطع من الثلج بحجم موحد طريقة رخيصة لحفظ الطعام تمارس على نطاق واسع في الولايات المتحدة. كما تم تطوير جهاز يعمل بالبخار في عام 1855 لنقل 600 طن من الثلج في الساعة. تلا ذلك المزيد من الابتكارات. تم اختراع الأجهزة التي تستخدم الهواء المضغوط كمبردات. ^[14]

كانت صناديق الثلج مستخدمة على نطاق واسع من منتصف القرن التاسع عشر وحتى ثلاثينيات القرن العشرين، عندما تم إدخال الثلاجة إلى المنازل. تم حصاد معظم الثلج الذي تستهلكه البلديات في الشتاء من المناطق المليئة بالثلوج أو البحيرات المتجمدة، وتخزينها في مخازن الثلج ، وتسليمها محليًا مع انتشار صناديق الثلج.

في عام 1913، تم اختراع الثلاجات للاستخدام المنزلي. وفي عام 1923، قدمت شركة فريجيدير أول وحدة مستقلة. أدى إدخال الفريون في عشرينيات القرن العشرين إلى توسيع سوق الثلاجات خلال ثلاثينيات القرن العشرين. ^[15] تم تقديم المجمدات المنزلية كحجرات منفصلة (أكبر من اللازم فقط لمكعبات الثلج) في عام 1940. أصبحت الأطعمة المجمدة، التي كانت في السابق سلعة فاخرة، شائعة.

للبرد العديد من التأثيرات الفسيولوجية والمرضية على جسم الإنسان ، وكذلك على الكائنات الحية الأخرى. قد تعزز البيئات الباردة بعض السمات النفسية ، فضلاً عن التأثيرات المباشرة على القدرة على الحركة. الارتعاش هو أحد الاستجابات الفسيولوجية الأولى للبرد. ^[16] حتى في درجات الحرارة المنخفضة، يمكن للبرد أن يعطل الدورة الدموية بشكل كبير. يتجمد الماء خارج الخلايا وتدمر الأنسجة. يؤثر على الأصابع وأصابع القدم والأنف والأذنين والخدين بشكل خاص في كثير من الأحيان. يتغير لونها وتتورم وتتقرح وتنزف. تؤدي ما يسمى بلسعة الصقيع إلى قضمة الصقيع المحلية أو حتى موت أجزاء الجسم بالكامل. فقط ردود الفعل الباردة المؤقتة للجلد لا تكون بدون عواقب. عندما تنقبض الأوعية الدموية، تصبح باردة وشاحبة، مع دخول كمية أقل من الأكسجين إلى الأنسجة. يحفز الدفء الدورة الدموية مرة أخرى وهو مؤلم ولكنه غير ضار. الحماية الشاملة من البرد مهمة بشكل خاص للأطفال والرياضيين. قد تؤدي درجات الحرارة الباردة الشديدة إلى قضمة الصقيع والإنتان وانخفاض حرارة الجسم ، مما قد يؤدي بدوره إلى الوفاة. ^{[17] [18]}

تنص عبارة شائعة، ولكنها خاطئة، على أن الطقس البارد في حد ذاته يمكن أن يسبب نزلات البرد الشائعة التي تحمل الاسم نفسه . ^[19] لم يتم العثور على أي دليل علمي على هذا، على الرغم من أن المرض، إلى جانب الأنفلونزا وغيرها، يزداد انتشاره مع الطقس البارد.

• تمكن المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في بولدر، كولورادو باستخدام تقنية جديدة، من تبريد أسطوانة ميكانيكية مجهرية إلى 360 ميكرو كلفن ، مما يجعلها أبرد جسم مسجل. من الناحية النظرية، باستخدام هذه التقنية، يمكن تبريد الجسم إلى الصفر المطلق. ^[20]
• أبرد درجة حرارة معروفة تم الوصول إليها على الإطلاق هي حالة للمادة تسمى مكثف بوز-أينشتاين والتي تم افتراض وجودها لأول مرة من قبل ساتيندرا ناث بوز في عام 1924 وتم إنشاؤها لأول مرة من قبل إريك كورنيل وكارل ويمان وزملائهم في JILA في 5 يونيو 1995. لقد فعلوا ذلك عن طريق تبريد بخار مخفف يتكون من حوالي ألفي ذرة روبيديوم-87 إلى أقل من 170 نانوكلفن (نانوكلفن واحد أو نانوكلفن هو جزء من المليار (10 ⁻⁹ ) من كلفن ) باستخدام مزيج من التبريد بالليزر (وهي تقنية فاز مخترعوها ستيفن تشو وكلود كوهين تانودجي وويليام د. فيليبس بجائزة نوبل في الفيزياء عام 1997 ) والتبريد التبخيري المغناطيسي . ^[21]
• 90377 سيدنا هو أحد أبرد الأجسام المعروفة داخل النظام الشمسي . يدور سيدنا على مسافة متوسطة تبلغ 84 مليار ميل، ويبلغ متوسط ​​درجة حرارة سطحه -400 درجة فهرنهايت (-240 درجة مئوية). ^[22]
• تم وصف فوهة القمر هيرميت بعد مسح أجرته مركبة الاستطلاع القمرية التابعة لوكالة ناسا عام 2009 بأنها "أبرد مكان معروف في النظام الشمسي"، مع درجات حرارة تبلغ 26 كلفن (−413 درجة فهرنهايت، −247 درجة مئوية). ^[23]
• سديم بوميرانج هو أبرد موقع طبيعي معروف في الكون ، حيث تقدر درجة حرارته بنحو 1  كلفن (−272.15 درجة مئوية، −457.87 درجة فهرنهايت). ^[24]
• الكوكب القزم هاوميا هو أحد أبرد الأجرام المعروفة في نظامنا الشمسي، حيث تبلغ درجة حرارته -401 درجة فهرنهايت أو -241 درجة مئوية ^[25]
• يتم الاحتفاظ بأجهزة مركبة الفضاء بلانك عند درجة حرارة 0.1 كلفن (−273.05 درجة مئوية، −459.49 درجة فهرنهايت) عن طريق التبريد السلبي والنشط. ^[26]
• في غياب أي مصدر آخر للحرارة، تبلغ درجة حرارة الكون حوالي 2.725 كلفن ، وذلك بسبب إشعاع الخلفية الكونية الميكرويفي ، وهو من بقايا الانفجار العظيم . ^[27]
• تبلغ درجة حرارة سطح قمر نبتون تريتون 38.15 كلفن (−235 درجة مئوية، −391 درجة فهرنهايت) ^[28]
• أورانوس بدرجة حرارة الجسم الأسود 58.2 كلفن (−215.0 درجة مئوية، −354.9 درجة فهرنهايت). ^[29]
• زحل بدرجة حرارة الجسم الأسود 81.1 كلفن (−192.0 درجة مئوية، −313.7 درجة فهرنهايت). ^[30]
• عطارد ، على الرغم من قربه من الشمس، يكون في الواقع باردًا أثناء ليله، حيث تبلغ درجة حرارته حوالي 93.15 كلفن (−180 درجة مئوية، −290 درجة فهرنهايت). يكون عطارد باردًا أثناء ليله لأنه لا يحتوي على غلاف جوي يحبس الحرارة من الشمس. ^[31]
• كوكب المشتري بدرجة حرارة الجسم الأسود 110.0 كلفن (−163.2 درجة مئوية، −261.67 درجة فهرنهايت). ^[32]
• المريخ بدرجة حرارة الجسم الأسود 210.1 كلفن (−63.05 درجة مئوية، −81.49 درجة فهرنهايت). ^[33]
• أبرد قارة على وجه الأرض هي القارة القطبية الجنوبية . ^[34] أبرد مكان على وجه الأرض هو هضبة القارة القطبية الجنوبية ، ^[35] وهي منطقة من القارة القطبية الجنوبية حول القطب الجنوبي يبلغ ارتفاعها حوالي 3000 متر (9800 قدم). أدنى درجة حرارة تم قياسها بشكل موثوق على الأرض بلغت 183.9 كلفن (−89.2 درجة مئوية، −128.6 درجة فهرنهايت) تم تسجيلها هناك في محطة فوستوك في 21 يوليو 1983. ^[36] أقطاب البرد هي الأماكن في نصفي الكرة الجنوبي والشمالي حيث تم تسجيل أدنى درجات حرارة للهواء. ( انظر قائمة سجلات الطقس ). ^[37]
• تشهد الصحاري الباردة في القطب الشمالي ، والمعروفة بمنطقة التندرا، تساقطًا سنويًا للثلوج يصل إلى بضع بوصات، كما تصل درجات الحرارة المسجلة إلى 203.15 كلفن (−70 درجة مئوية، −94 درجة فهرنهايت). لا يبقى سوى عدد قليل من النباتات الصغيرة على قيد الحياة في الأرض المتجمدة عمومًا (تذوب لفترة قصيرة فقط). ^[38]
• الصحاري الباردة في جبال الهيمالايا هي سمة من سمات منطقة ظل المطر التي أنشأتها قمم الجبال في سلسلة جبال الهيمالايا التي تمتد من عقدة بامير إلى الحدود الجنوبية لهضبة التبت ؛ ومع ذلك فإن هذه السلسلة الجبلية هي أيضًا سبب هطول الأمطار الموسمية في شبه القارة الهندية . تقع هذه المنطقة على ارتفاع حوالي 3000 متر، وتغطي لاداخ ولاهول وسبيتي وبوه . بالإضافة إلى ذلك ، توجد وديان داخلية داخل جبال الهيمالايا الرئيسية مثل شامولي وبعض مناطق كينور وبيثوراجار وشمال سيكيم والتي تصنف أيضًا على أنها صحارى باردة. [ 39 ^]

• 
  القارة القطبية الجنوبية
• 
  الصحراء الباردة في جبال الهيمالايا في منطقة لاداخ
• 
  شجرة مع الصقيع
• 
  نهر سانت لورانس المتجمد
• 
  جليد البحر الشتوي
• 
  تسلق الجليد

• كانت نيفلهايم مملكة من الجليد والبرد البدائي مع تسعة أنهار متجمدة في الأساطير الإسكندنافية . ^[40]
• يُذكر أن "الجحيم في جحيم دانتي" هو بحيرة كوكيتوس المتجمدة التي وُضِع فيها فرجيل ودانتي. ^[41]

فهرس

• فلين، توماس (2004). هندسة التبريد العميق (الطبعة الثانية). مطبعة CRC. رقم ISBN 0-8247-5367-4.
• فاولي، والاس (15 مايو 1981). قراءة في جحيم دانتي. مطبعة جامعة شيكاغو. رقم ISBN 978-0-226-25888-1.
• لورانس، إلين (1 يناير 2012). ما هو المناخ؟. دار نشر بيربورت. رقم ISBN 978-1-61772-401-5.
• نيغي، إس إس (2002). الصحاري الباردة في الهند. دار إندوس للنشر. رقم ISBN 978-81-7387-127-6.
• شاختمان، توم (12 ديسمبر 2000). الصفر المطلق وغزو البرد. هوتون ميفلين هاركورت. رقم ISBN 978-0-547-52595-2.
• تول، إس جيه (23 يونيو 2015). أسطورة أصلنا: تأملات في أصولنا خلق اللولو. Lulu.com. ISBN 978-1-329-22607-4.^{[ رابط ميت دائم ‍ ] [ مصدر منشور ذاتيًا ]}

• دليل الجندي للعمليات الفردية والبقاء على قيد الحياة في المناطق ذات الطقس البارد. سماش بوكس. 1974.
• فاغنر، توم (28 مارس 2008). "نصائح للبقاء على قيد الحياة في القارة القطبية الجنوبية". نيويورك تايمز . ISSN  0362-4331 . تم الاسترجاع في 15 فبراير 2016 .