كل مادة طبيعية توجد في ثلاث حالات أساسية: صلبة أو سائلة أو غازية، بالإضافة إلى حالة رابعة نادرة تعرف بحالة البلازما. تعتبر العملية التي تتغير بها المادة من حالة إلى أخرى عملية مهمة في الفيزياء أو الكيمياء لأن خصائص المادة يمكن أن تتغير حسب الحالة التي تكون فيها. سنتحدث طوال مقال اليوم عن تعريف التبخير، وهو عملية طبيعية مهمة جدًا لدراسة العديد من الظواهر الصناعية والطبيعية. تابع القراءة إذا كنت تريد معرفة المزيد حول هذا الموضوع.
المحتويات
تعريف التبخير بشكل عام
التبخر هو عملية فيزيائية طبيعية أو قسرية تتغير فيها جزيئات المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. ويتأثر هذا في المقام الأول بدرجة الحرارة وفي بعض الحالات بتأثير طفيف للضغط الجوي. بشكل عام، تحدث عملية التبخر عند درجات حرارة مختلفة أو متغيرة حسب نوع المادة والظروف الأخرى المرتبطة بها.
تمت صياغة مصطلح التطاير فيما يتعلق بمسألة تحديد حد تبخر السائل عند تعرضه لدرجة حرارة معينة. يمكن أن يتبخر السائل بشكل أسرع بكثير من سائل آخر إذا تعرض كلا السائلين لنفس درجة الحرارة. ولذلك فإن هذا المصطلح يعطي المهندس أو الشخص الذي يعمل في مجال المواد فكرة عن مدى سرعة تبخر السائل الذي يريد العمل به.
على الرغم من أن عملية التبخر غالبا ما تحدث مع السوائل فقط، إلا أن بعض المواد يمكن أن تنتقل مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة. أي أن بعض المواد يمكن أن تتبخر في حالتها الصلبة بعد تعرضها للحرارة أو تحت ظروف معينة. لا يؤثر التبخر على المواد السائلة فقط.
التعريف العلمي للتبخير
أما إذا أردنا تعريف التبخر علميا، أي شرح ظاهرة التبخر علميا، فإن عملية المعلومات تتم على النحو التالي:
- أولا، تتم عملية التبخر على الطبقات السطحية للسائل أو الصلب، وليس على الكتلة بأكملها، كما يعتقد
- وجزيئات السائل التي يحتوي عليها في حركة مستمرة، لذا فهي تتصادم وتتصادم مع بعضها البعض باستمرار. وهذا يساعد على خلق قوى متعارضة بين هذه الجزيئات
- يؤدي التصادم بين الجزيئات إلى تبادل الطاقة بينها بطريقة تعتمد على قوة التصادم واتجاهه
- بشكل عام، الطاقة المتولدة عندما تصطدم الجزيئات ببعضها البعض ليست كافية لتحرير الجزيئات. أي أنه لا يكفي تحرير الجزيئات من الروابط التي تربطها ببعضها البعض. لاحظ أن الروابط بين الجزيئات والضغط الذي يمارسها عليها الغلاف الجوي هي العامل الرئيسي الذي يسمح للسائل بالبقاء على حالته دون أن يتغير
- عندما يتلقى جزيء سائل طاقة كافية لتحريره من الروابط التي تربطه مع جزيئات أخرى، فإنه يصبح جزيء بخار ويترك السائل.
- وبشكل عام، تحدث هذه العملية بشكل طبيعي في درجة حرارة الغرفة مع الماء، الذي يعتبر أشهر سائل على كوكب الأرض
- ومع ذلك، تعتمد سرعة الاختبار على العديد من العوامل الأخرى، مثل درجة الحرارة. يضاف إلى ذلك الضغط الجوي على سطح السائل وقوة تيارات الهواء. بالإضافة إلى مستوى الرطوبة المحيطة بالسائل والإشعاع الموجود حوله
- ولهذا السبب، لا يوجد سائل لديه معدل أو معدل تبخر محدد وثابت، حيث أن التبخر يعتمد على عوامل كثيرة أخرى غير نوعية السائل.
الفرق بين التبخير والغليان
غالبًا ما يتم الجمع بين مفهومي التبخر والغليان، وفي الواقع يختلف تعريف التبخر عن تعريف الغليان. ويحدث التبخر أو التبخر فقط داخل الطبقات السطحية للسائل، وفي بعض الحالات النادرة أيضًا في المادة الصلبة. أما الغليان فإنه يؤثر على جميع الجزيئات الموجودة في السائل، بما في ذلك الجزيئات السطحية. بشكل عام، تختلف درجة الحرارة الأولية لمرحلة التبخير وبداية مرحلة الغليان لنفس السائل. كما أنه يختلف باختلاف السائل ويعتمد على عوامل مختلفة.
العوامل المؤثرة على التبخر
كما قلنا لك من قبل، تحدث عملية التبخر عندما يكون لدى الجسيم السائل أو الصلب ما يكفي من الطاقة لكسر روابطه مع الجزيئات الأخرى. لكن بشكل عام يختلف معدل التبخر من سائل إلى آخر بسبب اختلاف الخصائص الجزيئية لكل سائل. على سبيل المثال، يتبخر الماء بشكل طبيعي عند درجة حرارة الغرفة، أي بين 24 و25 درجة مئوية. أما العسل، من ناحية أخرى، فلا يتبخر أبدًا عند درجة الحرارة هذه، ولكنه يتطلب درجات حرارة أعلى بكثير، وهكذا.
بالإضافة إلى ذلك، يتأثر معدل تبخر السائل بالتغير في درجة الحرارة المطبقة عليه. ويلعب الضغط الجوي السائد على سطح السائل أيضًا دورًا رئيسيًا في عملية التبخر. وأخيرا، بالإضافة إلى الإشعاع المحيط والسطح المعرض للتبخر، فإن معدل التبخر يتأثر أيضا بمستوى رطوبة الهواء المحيط بالسائل وسرعة الرياح.
كيفية قياس التبخر
يتم قياس التبخر الذي يحدث في السائل باستخدام جهاز يسمى مسجل التبخر. يقوم هذا الجهاز بقياس كمية البخار الخارج من سطح السائل بشكل مستمر ويعرض هذه النتيجة للطالب على شكل صور واضحة.
قياس التبخر عن طريق قياس حجم السائل
قد تبدو فكرة قياس تبخر السائل عن طريق حساب حجمه قبل وبعد فترة زمنية معينة فكرة جيدة بالنسبة لك. لكن في الواقع لا يمكن لهذه الطريقة أن تعطي نتائج إيجابية، خاصة وأن التبخر يكون بطيئا نسبيا في درجات الحرارة العادية. على سبيل المثال، إذا كنت تريد قياس كمية تبخر الماء في درجة حرارة الغرفة، ضع كمية معينة من الماء (V1) في وعاء واتركها تقف عند (T1). بعد هذا الوقت، قمت بقياس حجم الماء الجديد في الحاوية (V2). ويمكن استنتاج أن كمية السائل المتبخر من الوعاء خلال الزمن (T1) هي (V1-V2).
وعلى الرغم من أن الفكرة تبدو منطقية، إلا أن حجم السائل يجب ألا يتغير بشكل كبير خلال فترة زمنية قصيرة. وهذا يعني أنك قد لا تتمكن من تقدير فرق الحجم (V1-V2) خلال هذه الفترة. ولذلك فإن هذه الفكرة تعطي نتائج غير صحيحة (قد تعطيك فكرة عن معدل التبخر بقياسات تقريبية إلى حد معقول، ولكنها ليست صحيحة علميا).
مميزات ظاهرة التبخر
في الواقع، يعد التبخر ظاهرة طبيعية مفيدة جدًا، خاصة لدورة حياة الماء على كوكب الأرض. وبدون هذه الظاهرة، لن يكون من الممكن تبخر مياه المحيطات والبحر، وبالتالي لن يكون هناك هطول. وبالإضافة إلى ذلك فإن ظاهرة التبخر مفيدة أيضاً في العديد من المهام الأخرى. على سبيل المثال، إنتاج ملح الطعام من خلال تبخر مياه البحر والمحيطات. بالإضافة إلى استخلاص بعض المواد والمعادن من السوائل بعد تبخير الماء الموجود فيها.
وإلى هنا نكون قد وصلنا إلى نهاية مقال اليوم حيث تحدثنا عن تعريف التبخير، بالإضافة إلى بعض المعلومات الأخرى المفيدة حول هذه الظاهرة. لا تنس زيارة موقعنا بانتظام لقراءة المزيد من المقالات المفيدة.
إقرأ أيضاً من موقعنا: