تعريف التبخر والتكاثف
- هي عبارة عن عملية فيزيائية يتحول فيها الماء أو أي مادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، وتتم هذه العملية بوجود الحرارة التي تعمل على تحطيم جزيئات المادة المتماسكة، فمثلاً يتبخر الماء عند درجة حرارة 100 درجةً مئوية أي ما يعادل 212 درجة فهرنهايت، وتتبخر المياه السطحية الموجودة على سطح الأرض بوجود أشعة الشمس، فهي تساعد في المحافظة على الرطوبة في الغلاف الجوي حيث توفر هذه المحيطات والأنهار والبحيرات حوالي 90% من الرطوبة الكلية، بينما تساهم عملية ارتشاح النباتات ب 10%، بينما يتعذر حدوث التبخر عندما تكون نسبة الرطوبة في الجو 100%.
- التكاثف هي تحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة بعد تعرض البخار للبرودة والضغط، وحرارة التكثّف هي عبارة عن الحرارة المنطلقة من مول من المادة عند تكثيفها في ظل درجة غليانها عند درجات الضغط القياسية، كما ينتج من عملية التكاثف نقصان حجم الغاز عند تحوله إلى سائل.
متى يتبخر الماء
تُعرّف حرارة التبخّر على أنّها الحرارة التي تلزم من أجل تبخير واحد مول فقط من المادّة، وهذا عند النقطة التي تغلي عندها، ووحدة قياسها هي الكيلو جول لكل مول (kJ/mol)، كما يمكن الاستخدام كالكيلو جول والكيلو مول بدلاً من الأول، لتصبح هكذا (kJ/kg)، ولكن الوحدة الأولى هي الأكثر انتشاراً واستخداماً، ويوجد أيضاً وحدات أخرى تعبيرية يمكن استخدامها تتضمن الوحدة الحراريّة البريطانيّة لكل رطل (Btu/lb)، وفيما يتعلق هنا بالدرجة التي يتبخّر عندها الماء فيتساوي تقريباً 40.8 (kJ/mol)، أو 2260 (kJ/kg)، وهذه الدرجة تعتبر كبيرة جداً، فبحسب الدراسات والأبحاث فإنّ تبخير الماء يلزمه طاقة تضاعف الطاقة اللازمة لتسخينه بمقدار خمس مرات.
العوامل المؤثرة في التبخر
معدل تبخر الماء
نذكر في ما يلي ثلاثة عوامل تؤثّر على تبخّر الماء:
- ضغط الهواء: يؤثّر ضغط الهواء على تبخّر الماء، بحيث لن يتبخّر الماء بسهولة إذا كان ضغط الهواء مُرتفعاً، كما أنّ الضغط المُرتفع للهواء يجعل من الصعب على الماء الصعود إلى الغلاف الجوي بحالته الغازيّة، حيث تمنع العواصف التي تُعتبر من الأمثلة على الضغط العالي الماء من التبخّر.
- درجة الحرارة: تؤثّر درجة الحرارة على سُرعة تبخّر الماء، حيث أنّ الماء الساخن يتبخّر بشكل أسرع.
- درجة إشباع الهواء: تؤثّر درجة إشباع الهواء على تبخّر الماء، بحيث لو كان الهواء مُشبعاً بمواد أُخرى فإنّه لن يكون هناك مساحة كافية في الهواء ليتبخّر الماء وينتشر بحالته الغازيّة من خلاله.
خصائص التبخر
يُعرف التبخر بأنّه العملية التي يتحول بها العنصر أو المركب من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، قبل أن يصل إلى درجة الغليان، كما أنّه العملية التي يدخل الماء السائل المنطلق من البحار والغطاء النباتي إلى الجو على شكل بخار الماء، أيّ أنّه يجدد رطوبة الماء، ويعدّ التبخر جزءًا مهمًا في حركة نظام الغلاف الجوي والأرض، وبالتالي حدوث حالات الطقس والمناخ المختلفة، وفي الطبيعة يحدث التبخر عندما يتحول الماء السائل إلى بخار الماء، حيث يخضع لهذا التحول حوالي 90% من الماء الموجود على كوكب الأرض، ولفهم سبب حدوث التبخر فإنّه من الجيد التفكير بوعاء من الماء المغلي، حيث تعدّ الحرارة السبب لحدوث التبخر، فهي تعمل على فصل جزيئات الماء عن بعضها البعض، واكسابها طاقة حركية تساعدها على الانطلاق للأعلى بعيدًا عن الماء السائل، وعلى الرغم من أنّ هذه العملية لا تحدث بنفس السرعة والوضوح في وعاء الغليان، إلّا أنّ الحرارة التي تكسبها الأجسام المائية على سطح الأرض هي السبب في حدوث التبخر.
كما وتُعدّ سرعة الرياح ودرجة الحرارة والرطوبة من أهم العوامل التي يعتمد عليها التبخر في الطبيعية، حيث تتسبب الرياح والحرارة في زيادة سرعة التبخر، وذلك لأنّ الرياح تزيد من حجم الهواء الملامس لسطح السائل، أيّ أنّه يعطي سعة أكبر للاحتفاظ بالبخار، كما تعمل درجات الحرارة المرتفعة على زيادة كمية البخار المحمول في الجو، في حين أنّ للرطوبة تأثير عكسي على عملية التبخر؛ وذلك لأنّ الرطوبة العالية تعني أنّ الهواء يحتفظ في الأساس بكمية كبيرة من الماء، أيّ كمية البخار الإضافية التي يمكنه حملها بواسطة التبخر محدودة، وبشكل عام فإنّ مستويات الرطوبة العالية تعمل بشكل مباشر على إبطاء سرعة تحويل السائل إلى الحالة الغازية.
أنواع التبخر
يوجد نوعين منه وهما:
- التبخر الناتج عن الغليان: وهو التبخر العادي الذي يحصل كثيراً ويكون بالتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية مثل تبخر الماء من البحار والمحيطات.
- التسامي: وهو تحول الجزيئات من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية فوراً دون مرورها بالحالة السائلة مثل تسامي الثلوج وتحولها من حالة الصلابة إلى بخار، ويحدث التسامي عادةً عند ضغط أقل ودرجات حرارة أقل من المطلوبة لعملية التبخر وتُسمى هذه بنقطة التسامي الثلاثية.
بحث عن التبخر doc
التبخر pdf