مفهوم الغليان
الغليان: هي درجة الحرارة التي تتغير عندها حالة المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازيّة خلال كل جزء من أجزاء السائل، هذا وقد يتحوّل السائل إلى غاز خلال عمليّة التبخر والتي تحدُث على درجة حرارة أقل من درجة الغليان.
يكون ضغط المادة البخاريّ عند درجة الغليان مُساويا للضغط الجويّ،ّ وبالتالي فإنّ الاختلاف في درجة غليان بعض المواد ناتج عن اختلاف الضغط البخاريّ لها، مما يعني أنّه كلما زاد الضغط الجويّ زادت قيمة الغليان للمادة، حيث تبقى تزداد حتى تصل إلى النقطة الحرجة التي تتساوى فيها خواص كل من السائل والغاز.
يُعتبر غاز الهيليوم أقل العناصر في درجة الغليان، أمّا أكثر العناصر في درجة الغليان هو الرينيوم والتي قد تصل لأكثر من”5000كلفن” الأمر الذي يجعل قياس درجة غليانه صعباً وبالتالي لا يمكن تميّزه عن التنجستين والذي له أيضاً درجة غليان عالية.
يحتاج الماء لدرجة غليان تصل إلى حوالي”100سيلسيوس” خاصةً في الظروف المعياريّة والقياسيّة عند مُستوى سطح البحر، حيث ترتفع درجة حرارة الماء مع استمرار تسخينه الأمر الذي يؤدي إلى ظهور فقاعات في جميع أجزاء السائل، لتصعد بعد ذلك إلى السطح حتى تنفجر ويخرج منها بخار الماء.
الفرق بين الغليان والتبخر
الغليان هو عملية فيزيائية تحدث عندما يصل السائل إلى درجة حرارة تسمى نقطة الغليان، حيث يتحول السائل إلى غاز. تعتبر خصائص الغليان أمرًا مهمًا في دراسة الخواص الفيزيائية للمواد. يتأثر نقطة الغليان بالضغط الجوي المحيط، حيث يمكن أن تكون درجة حرارة الغليان أقل في ضغط منخفض وأعلى في ضغط عالٍ:
- يُعدّ التبخر ظاهرة سطحيّة تتبخر فيها جزيئات السائل القريبة من سطح الغاز أو السائل، أمّا الغليان فهو عمليّة تحدُث لكل الجزيئات في أي مكان في السائل قد يحدُث له تبخر، مما يؤدي إلى انتاج فقاعات بخار.
- تتطلب عمليّة تحوّل السائل إلى غاز؛ كميّة كبيرة من الحرارة والتي تُسمى بالحرارة الكامنة للتبخر، ففي حال زادت هذه الحرارة الواقعة على أي سائل عند نقطة الغليان فإنّها ستُساعد على تحويل السائل إلى غاز.
- كل سائل له درجة غليان مُحددة تكون ثابتة عند ثبات الضغط الجويّ، مما يجعل درجة التبخر أقل من درجة الغليان.
كيفية معرفة درجة الغليان لسائل معين
يتغير شكل وخصائص السوائل أثناء عملية الغليان، حيث يتحول السائل إلى بخار. يُلاحظ أنه عندما يكون السائل قابلاً للغليان بسهولة، يتم تحويله إلى بخار بسرعة أكبر، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في حجمه. يُستخدم فهم خصائص الغليان في مجالات مختلفة، مثل عمليات التقطير في الكيمياء وصناعة تحلية المياه، حيث يتم تفصيل السوائل بناءً على درجات حرارة الغليان المختلفة للمكونات.
- إحضار عينة من السائل المُراد معرفة درجة غليانه، بشرط أن يكون هذا السائل نقي لايختلط به مكونات أخرى.
- وجود ماء مُقطر حتى يتم إعطاء نتائج دقيقة وصحيحة.
- وضع مصدر للحرارة تحت عينة السائل، والعمل على فحص درجة حرارته كل دقيقة باستخدام ميزان الحرارة.
- تسجيل النتائج النهائيّة، ففي حال ثبُتت درجة حرارة السائل على الرغم من استمرار تعرُّضه للحرارة، تكون هذه النتيجة هي درجة غليان السائل؛ وذلك لأنّ السائل لا يمكن أن يصل إلى درجة حرارة أعلى من درجة الغليان.
العوامل التي تؤثر على درجة الغليان
درجة الغليان هي خاصية فيزيائية تتأثر بعدة عوامل تلعب دورًا حاسمًا في تحديدها. أحد هذه العوامل الرئيسية هو الضغط الجوي، حيث يكون له تأثير كبير على نقطة الغليان. في الأغلب، يزداد تباخر السائل وتحوله إلى بخار عند ارتفاع درجة الحرارة، ولكن عندما يكون الضغط الجوي منخفضًا، يمكن للسوائل الغليان عند درجات حرارة أقل.
- الضغط: حيث أنّه كلما زاد الضغط زادت درجة الغليان، مما يؤدي إلى أن تصبح درجة غليان السائل أقل من درجة غليانه الطبيعيّة عندما يكون مقدار الضغط”1″ ضغط جويّ.
- القوي بين جزئيات السائل: تؤثر قوى الجزيئات على درجة الغليان بشكل واضح، خاصةً عند وجود روابط هيدروجينيّة.
- الوزن الجزئيّ للسوائل: كلما زاد الوزن الجزئيّ زادت القوى مابين جزيئات السائل الأمر الذي يؤدي إلى صعوبة فصل الروابط الموجودة بين الجزيئات بالتالي تزداد درجة الغليان.
قيم درجة غليان بعض السوائل
- الكحول: 78.4 درجة مئويّة.
- مزيل طلاء الأظافر: 56 درجة مئويّة.
- زيت الزيتون: 300 درجة مئويّة.
- الجليسرول: 290 درجة مئويّة.
- البنزين: 80.1 درجة مئويّة.
- الزئبق:356.3 درجة مئويّة.
