اقرأ في هذا المقال
- ما المقصود بعملية التبخر وعملية الغليان؟
- ما هي الفروق الأساسية بين عملية التبخر وعملية الغليان؟
- العوامل التي تؤثر على معدل التبخر
ما المقصود بعملية التبخر وعملية الغليان؟
عملية التبخر – Evaporation:
هي تحول السائل إلى بخار عند درجة حرارة أقل من نقطة الغليان، يحدث التبخر على سطح السائل، حيث تستطيع الجزيئات ذات أعلى طاقة حركية الهروب، عندما يحدث هذا، ينخفض متوسط الطاقة الحركية للسائل، وتنخفض درجة حرارته.
عملية الغليان – Boiling:
هي درجة الحرارة التي يكون فيها ضغط بخار السائل مساوياً للضغط الخارجي الذي يؤثر على السطح، فتغيير حالة مادة ما من سائل إلى غاز عن طريق تسخينها إلى درجة غليانها.
ما هي الفروق الأساسية بين عملية التبخر وعملية الغليان؟
السرعة – Speed:
التبخر عملية أبطأ والغليان أسرع، لنجرب هذا: ضع كوبًا طويلًا من الماء على أحد الرفوف، وقم بقياس ارتفاع الماء كل بضعة أيام واحتفظ بجدول يوضح تغيير المستوى، يمكنك أيضًا رسم بياني لارتفاع الماء بمرور الوقت، الآن، “ماذا حدث للمياه التي كانت في الكوب؟ اين ذهبت؟”، في المقابل، يمكنك غلي الماء على صفيحة ساخنة ومشاهدة الماء ينخفض المستوى في غضون دقائق، بدلاً من الأيام والأسابيع التي يستغرقها الماء حتى يتبخر.
درجة الحرارة المطلوبة – Temperature required:
سيتبخر السائل عند أي درجة حرارة فوق درجة التجمد، في المثال السابق، كان الماء في درجة حرارة الغرفة، وتبخر ببطء، إذا كان الماء أكثر دفئًا، لكان قد تبخر بشكل أسرع، في المقابل، يحدث الغليان فقط عندما يصل السائل إلى درجة حرارة معينة، والتي نسميها نقطة الغليان، تبلغ درجة غليان الماء عند مستوى سطح البحر (100) درجة مئوية (212) “درجة فهرنهايت”.
الفقاعات – Bubbles:
التبخر لا ينطوي على تكوين فقاعات، عندما يتبخر السائل، تترك الجزيئات الفردية السائل وتصبح جزءًا من الهواء، تلك التي تترك السائل وتصبح جزءًا من الغاز “الهواء” تتبخر، تلك التي تنتقل من الغاز إلى السائل تتكثف، عندما كان الماء في الزجاج الخاص بك يتبخر، لا بد أنّ الجزيئات كانت تنتقل من الماء إلى الهواء أكثر من انتقال الجزيئات من الهواء إلى الماء.
لذلك كان هناك انتقال صافٍ لجزيئات الماء من السائل الموجود في الزجاج إلى الهواء، هذه العملية لا تتضمن أي فقاعات، في المقابل، عندما تغلي الماء، يتحول السائل إلى غاز بسرعة كبيرة بحيث تتكون فقاعات من بخار الماء، عندما تغلي الماء وترى الفقاعات، هل يوجد أي شيء في الفقاعات؟ إذا كان الأمر كذلك، فما هي مكونات الفقاعات؟
قد يعتقد البعض أنّ هذه فقاعات هواء، لكنك تدرك الآن أنّها ليست فقاعات هواء، إنّها فقاعات من بخار الماء، الماء الذي تغير من سائل إلى غاز، هل هناك طريقة سهلة لإثبات احتواء الفقاعات على جزيئات الماء؟ نعم! أحضر إناءً من الماء حتى يغلي، ضع غطاءًا عليه لمدة (20) ثانية تقريبًا، ثمّ انزع الغطاء وانظر إلى داخله، إنّه مغطى بقطرات من الماء من تلك الفقاعات التي تكثفت على غطاء المبرد.
موقع التغيير إلى غاز – Location of the change to a gas:
ربما لاحظت أنّه عند تسخين الماء حتى يغلي، تتكون الفقاعات أولاً في قاع الإناء، هذا لأنّه في البداية، يكون قاع الإناء هو المكان الوحيد حيث يكون ساخنًا بدرجة كافية لتسخين الماء إلى درجة الغليان وتغييره إلى غاز، ولكن بمجرد حدوث الغليان الدوّار، يكون قدر الماء بأكمله عند نقطة الغليان (100) درجة مئوية، وتتشكل الفقاعات في جميع أنحاء الجزء الأكبر من الماء، من ناحية أخرى، يحدث التبخر فقط على سطح الماء.
مصدر الطاقة – Source of energy:
عادةً ما يتطلب الغليان مصدرًا خارجيًا للطاقة، مثل الموقد الموجود أسفل إناء الماء حيث تقوم بغلي البيض، ومع ذلك، فإنّ التبخر يستخدم الطاقة الموجودة بالفعل في السائل، إذا كان لديك بركة ماء، فإنّ لديها بعض الطاقة الحرارية، والتي عادةً ما تأتي من البيئة، تؤدي الحرارة في هذا الماء إلى تحرك بعض الجزيئات بسرعة كافية للهروب إلى الهواء، أي تتبخر.
لا يلزم وجود مصدر إضافي للطاقة للتبخر، ولا يحتاج الماء إلى الوصول إلى نقطة الغليان حتى يتبخر، سوف يتبخر الماء في درجة حرارة الغرفة، ما قرأته للتو يشير إلى أنّ التبخر، وليس الغليان، هو عملية طبيعية، سوف تتبخر بركة الماء أو الماء الذي غسلته للتو على شعرك دون أن تفعل شيئًا معينًا، فقط انتظر، وسوف يجف، لكن الغليان لا يحدث عادةً بشكل طبيعي، علينا تسخين السائل عمدًا حتى يغلي.
تغير درجة حرارة السائل – Temperature change of the liquid:
أثناء غليان الماء، تظل درجة حرارته ثابتة عند (100) درجة مئوية، لا يؤدي الغليان الدوّار إلى جعل الماء أكثر سخونة من درجة الغليان المتوسطة، سوف يطهى البيض الخاص بك بنفس السرعة في كلتا الحالتين، من ناحية أخرى، فإنّ تبخر الماء سيبرد الماء، وأي سطح يتبخر منه الماء، لهذا السبب إذا انتظرت حتى تجف بعد خروجك من الحمام، ستشعر بالبرد، تحمل جزيئات الماء المتبخرة الحرارة من بشرتك، وهذا أيضًا هو سبب تعرقك في يوم صيفي حار، ينتج عن الرطوبة الإضافية على بشرتك المزيد من التبخر، ممّا يبرد بشرتك، لذلك لا تمسح هذا العرق عن جبينك، دعها تتبخر، وستشعر بالبرودة!
العوامل التي تؤثر على معدل التبخر:
فيما يلي بعض العوامل التي تؤثر على سرعة تبخر السائل:
الحرارة – Heat:
تجف الملابس على حبل الغسيل أسرع في أيام الصيف منها في الشتاء.
الريح – Wind:
إذا خرجت من حمام سباحة خارجي أثناء هبوب الرياح، فإنّك تشعر بالبرودة لأنّ الرياح تتسبب في تبخر الماء بشكل أسرع من بشرتك، ممّا يؤدي إلى إبعاد الطاقة الحرارية عن بشرتك بشكل أسرع، ممّا يجعل بشرتك أكثر برودة، هذا التأثير هو أيضًا سبب “عامل برودة الرياح” الذي نسمع عنه في تقارير الطقس في أيام الشتاء الباردة، لم تكن في حمام سباحة، ولكن بشرتك دائمًا ما تحتوي على بعض الرطوبة، تتسبب الرياح في تبخر هذه الرطوبة بشكل أسرع، ممّا يؤدي إلى إبعاد المزيد من الحرارة عن بشرتك.
الرطوبة – Humidity:
يتبخر الماء بشكل أسرع عندما يجف الهواء، عندما يجف الهواء يكون هناك عدد أقل من جزيئات الماء في الهواء تعود إلى السائل، وبالتالي يتبخر الماء بشكل أسرع، عندما يحتوي الهواء على العديد من جزيئات الماء “أي أنّه رطب”، كما هو الحال في يوم ممطر، يكون التبخر أبطأ لأنّ المزيد من جزيئات الماء تعود إلى السائل، ضع كمية متساوية من الماء في ثلاث عبوات متطابقة، على سبيل المثال، اترك واحدة مكشوفة، وقم بتغطية أخرى بورق الألمنيوم، وقم بتغطية الجرة الأخيرة بغطاء محكم، ما الذي تتوقع رؤيته بعد بضعة أيام إلى أسبوع؟
كلما زاد إحكام الغطاء، قل التبخر، لكن لماذا بالضبط؟ مع وجود الغطاء على العبوة، فإنّ جزيئات الماء ليس لها مكان تذهب إليه، ولكن ألا تستطيع جزيئات الماء أن تستمر في دخول الهواء فوق الماء في العبوة؟” يمكنها ذلك، لكن هذا سيؤدي إلى المزيد من جزيئات الماء في الهواء في العبوة “رطوبة أعلى” وعودة المزيد من جزيئات الماء إلى السائل.
سوف يصل بسرعة إلى النقطة التي يكون فيها عدد جزيئات الماء العائدة إلى السائل مساويًا للرقم الذي يترك السائل، لذلك لا يوجد تغيير صاف في كمية الماء السائل “أي لا يوجد تبخر”، هذا تفسير أكثر تعقيدًا بكثير من الغطاء الذي يثبت ببساطة في الماء.
مساحة السطح (Surface area):
ستوفر زيادة مساحة السطح المزيد من السطح الذي يمكن أن يتبخر منه الماء، لذلك ستجف المنشفة المبللة بشكل أسرع إذا نشرت بدلاً من تركها مطوية أو متجمعة.
