ما هي نقطة الغليان؟
نقطة الغليان هي عبارة عن درجة الحرارة التي يتساوى عندها الضغط الذي تمارسه البيئة المحيطة على السائل بالضغط الذي يمارسه بخار السائل؛ في ظل هذه الحالة، تؤدي إضافة الحرارة إلى تحويل السائل إلى بخار دون رفع درجة الحرارة.
عند أي درجة حرارة، يتبخر السائل جزئيًا في الفضاء فوقه حتى يصل الضغط الذي يمارسه البخار إلى قيمة مميزة تسمى ضغط بخار السائل عند درجة الحرارة تلك. مع زيادة درجة الحرارة، يزداد ضغط البخار؛ عند نقطة الغليان، تتكون فقاعات من البخار داخل السائل وترتفع إلى السطح. تختلف درجة غليان السائل حسب الضغط المطبق؛ نقطة الغليان العادية هي درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط البخار مساويًا للضغط الجوي القياسي لمستوى سطح البحر (760 مم [29.92 بوصة] من الزئبق). عند مستوى سطح البحر، يغلي الماء عند 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت). في الارتفاعات العالية تكون درجة حرارة نقطة الغليان أقل.
كيفية غليان السائل:
يغلي السائل عند درجة حرارة يكون عندها ضغط بخار مساويًا لضغط الغاز فوقه. كلما انخفض ضغط الغاز فوق السائل، انخفضت درجة الحرارة التي يغلي عندها السائل. العرض العياني عندما يتم تسخين السائل، يزداد ضغط بخاره حتى يتساوى ضغط البخار مع ضغط الغاز فوقه. تتكون فقاعات من السائل المتبخر (أي الغاز) داخل السائل السائب، ثم ترتفع إلى السطح حيث تنفجر وتطلق الغاز.
(عند درجة حرارة الغليان، يكون للبخار الموجود داخل الفقاعة ضغط كافٍ لمنع الفقاعة من الانهيار). من أجل تكوين بخار، يجب أن تتغلب جزيئات السائل على قوى الجذب بينها. تظل درجة حرارة السائل المغلي ثابتة، حتى عند إضافة المزيد من الحرارة. نقطة غليان السائل هي درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط بخاره مساويًا لضغط الغاز فوقه، ونقطة الغليان العادية للسائل هي درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط بخاره مساويًا لجو واحد (760 تور).
عندما يتم تسخين السائل، يزداد متوسط الطاقة الحركية لجزيئاته، كما يزداد معدل التبخر مع تزايد عدد الجزيئات القادرة على الهروب من سطح السائل إلى مرحلة البخار. في النهاية يتم الوصول إلى نقطة عندما يكون للجزيئات الموجودة في السائل طاقة حركية كافية للتبخر. عند هذه النقطة، يبدأ السائل في الغليان. نقطة الغليان هي درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط بخار السائل مساويًا للضغط الخارجي.
ما هي العوامل التي تؤثر على درجة الغليان؟
- الضغط: عندما يكون الضغط الخارجي أقل من جو واحد، تكون درجة غليان السائل أقل من نقطة غليانه العادية. مساوية لجو واحد، تسمى نقطة غليان السائل نقطة الغليان العادية. أكبر من درجة غليان السائل أكبر من نقطة غليانه العادية. يؤثر ضغط الغاز فوق السائل على نقطة الغليان.
في النظام المفتوح يسمى هذا الضغط الجوي. كلما زاد الضغط، زادت الطاقة المطلوبة لغليان السوائل وزادت نقطة الغليان. ارتفاع الضغط الجوي = المزيد من الطاقة المطلوبة للغليان = نقطة غليان أعلى في النظام المفتوح، يمكن تصور ذلك كجزيئات هواء تصطدم بسطح السائل وتخلق ضغطًا. ينتقل هذا الضغط عبر السائل ويجعل من الصعب تكوين الفقاعات وقيام الغليان. إذا تم تقليل الضغط، فإنّ السائل يتطلب طاقة أقل للتغيير إلى المرحلة الغازية، ويحدث الغليان عند درجة حرارة منخفضة.
- أنواع الجزيئات: أنواع الجزيئات التي يتكون منها السائل تحدد درجة غليانه. إذا كانت القوى بين الجزيئات هي: قوية نسبيًا، حيث ستكون نقطة الغليان مرتفعة نسبيًا. أو ضعيف نسبيًا، حيث ستكون نقطة الغليان منخفضة نسبيًا. عندما يحدث الغليان، تتغير الجزيئات الأكثر نشاطًا إلى غاز، وتنتشر وتشكل فقاعات.
حيث إن هذه ترتفع إلى السطح وتدخل الغلاف الجوي. يتطلب طاقة للتغيير من سائل إلى غاز بالإضافة إلى ذلك، تزيل جزيئات الغاز التي تترك السائل الطاقة الحرارية من السائل. لذلك تظل درجة حرارة السائل ثابتة أثناء الغليان. على سبيل المثال: سيبقى الماء عند درجة حرارة 100 درجة مئوية (عند ضغط 1 أتموسفير أو 101.3 كيلو باسكال) أثناء الغليان.
نقطة غليان الماء:
يمكن أن يغلي الماء أو يرفع درجة الحرارة أو يقلل ضغط الهواء بطريقتين؛ عند مستوى سطح البحر، يؤدي ضغط الهواء إلى غلي الماء عند 100 درجة مئوية. يمكن أن يغلي الماء عند درجة حرارة أقل بكثير في الفراغ، حيث لا يوجد هواء. أي، لولا الجلد الذي يحافظ على ضغط الدم ستكون درجة حرارة الجسم كافية لإحداث غليان في الدم.
عند ضغط هواء منخفض، يغلي الماء بدرجة ملحوظة أقل من 100 درجة مئوية عند درجات حرارة. نقطة غليان الماء هي درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط بخار الماء السائل مساويًا للضغط المحيط بالجسم، ويتحول الجسم إلى بخار. نقطة الغليان هي درجة الحرارة لغليان سائل معين. على سبيل المثال، تبلغ درجة غليان الماء عند ضغط 1 atm 100 درجة مئوية. تعتمد نقطة غليان السائل على درجة حرارة السائل والضغط الجوي وضغط البخار.
