التغيرات الفيزيائية الماصة للطاقة

من التغيرات الفيزيائية الماصة للطاقة

• التبخر .
• التسامي .
• الأنصهار .

أثناء التبخر قد تترك الجزيئات النشطة الشكل السائل ليتحول السائل الى غاز او بخار، مما يقلل من متوسط طاقة الجزيئات السائلة المتبقية، كما يمكن للجزيئات السائلة المتبقية بعد ذلك أن تمتص الطاقة من محيطها، فالتبخير يعتبر شكل من أشكال التبخير يتم عادة فوق سطح السوائل ويشتمل على انتقال الجزيئات السائلة للمرحلة الغازية، ولهذا قد يقال أن هذه العملية تشتمل على تغيير في حالة مادة السوائل كما يجب عدم تشبع الغاز المحيط بالمادة التي تتبخر كما ينقلون الطاقة لبعضهم البعض حين تتصادم جزيئات السائل وهذا اعتمادًا على طريقة اصطدامها مع بعضها البعض كذلك سوف تهرب الجزيئات السائلة بصورة عامة وتدخل الهواء المحيط كغاز حين يستهلك جزيء بالقرب من السطح طاقة وافية للتغلب على ضغط البخار كما ستؤدي الطاقة المستخرجة من السائل المتبخر حين حدوث التبخر إلى خفض درجة حرارة السائل مما يتسبب في عملية تعرف باسم التبريد التبخيري.[1][2]

من الناحية العلمية يعتبر التسامي هو تحول المادة مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية وقد لا يمر عن طريق الحالة السائلة المعتادة، ويحدث هذا خلال درجات حرارة وضغوط محددة ومثال على هذا هو تبخير ثاني أكسيد الكربون المجمد الجليد الجاف وهو حين يكون الضغط الجوي العادي ودرجة الحرارة وهذه الظاهرة تنتج عن علاقات ضغط البخار ودرجة الحرارة كما تشتمل تجميد الطعام وتجفيفه لحفظه تسامي الماء من الطعام بحالة التجميد في وجود التفريغ العالي. [4][5]

يتم الانصهار حين تصطدم ذرتان معًا لتكون ذرة أثقل ، كما يتم حين تندمج ذرتان من الهيدروجين لتكوين ذرة هيليوم واحدة وهذه هي ذات العملية التي تمد الشمس بالطاقة وتنتج كميات كبيرة من الطاقة وهي أكبر بعدة مرات من

الانشطار

، كما أنها لا تنتج نواتج انشطارية مرتفعة النشاط الإشعاعي ويجري دراسة تفاعلات الاندماج من خلال العلماء، ولكن يصعب الحفاظ عليها لمدد طويلة من الزمن نتيجة الكم الضخم من الضغط ودرجة الحرارة اللازمتين للانضمام إلى النوى معًا.[6]

العوامل المؤثرة على التبخر

• درجة الحرارة.
• سرعة الرياح.
• مساحة السطح.
• الرطوبة.

عند أرتفاع درجة الحرارة فقد يزداد معدل التبخر أيضًا في خلال درجات الحرارة المرتفعة قد تتحرك الجزيئات بشكل سريع لذلك، من المحتمل أن يمتلك الجزيء طاقة وافية للانفصال عن السائل ليصبح غازًا.

سرعة الرياح ومعدل التبخر يتناسب طرديا مع بعضهما البعض فمع زيادة سرعة الرياح قد يزداد معدل التبخر أيضًا.

مع زيادة مساحة السطح قد يزداد معدل التبخر أيضًا وكلما تعرضت مساحة أكبر للهواء ، مما يعطي لجزيئات الماء بالحصول على المزيد من الطاقة الحرارية من البيئة المحيطة.

الرطوبة ومعدل التبخر لهم علاقة عكسية مع بعضهما البعض ومع قلة الرطوبة قد يزداد معدل التبخر.[3]

العوامل المؤثرة على التسامي

• تمتلك العناصر والمركبات بصورة أساسية ثلاث حالات مختلفة في درجات حرارة مختلفة.
• يحتاج الانتقال من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية انتقال الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة والحالة السائلة إلى الحالة الغازية.
• إذا كانت المواد الصلبة لها ضغط بخار وافٍ في درجة حرارة محددة، من الممكن أن تتسامي مباشرة في الهواء.
• تظهر المواد الصلبة التي لها ضغط مرتفع في نقطتها الثلاثية تساميًا.
• النقطة الثلاثية هي النقطة التي يكون فيها ضغط ودرجة حرارة المادة بحيث يمكن أن توجد في كل حالات المادة الثلاث في وقت واحد تعتبر النقطة الثلاثية هي نقطة مميزة للمادة.
• هناك الكثير من الأمثلة على التسامي التي نراها في حياتنا اليومية.[7]

العوامل المؤثرة على الأنصهار

• تكوين الجزيئات، حين يتم تجميع الجزيئات معًا بإحكام وقد يكون للمادة نقطة انصهار أعلى من المادة ذات الجزيئات التي لا تتراكم بشكل جيد فعلى سبيل المثال ، جزيئات النيوبنتان المتناظرة لها نقطة انصهار أعلى من الأيزوبنتان ، حيث لا تتراكم الجزيئات بشكل جيد وقد يؤثر الحجم الجزيئي أيضًا على نقطة الانصهار.
• قوه الجاذبيه، يتسبب التجاذب القوي بين الجزيئات إلى درجة انصهار أعلى بصورة عامة، تشتمل المركبات الأيونية على نقاط انصهار عالية لأن القوى الكهروستاتيكية التي تربط الأيونات وهو  تفاعل الأيونات القوية وفي المركبات العضوية قد يؤدي وجود القطبية، وخاصة الرابطة الهيدروجينية، إلى نقطة انصهار أعلى.
• توفر الشوائب والمواد الصلبة غير النقية تذوب في درجات حرارة قليلة وقد تذوب أيضًا في نطاق درجة حرارة واسع، يُعرف باسم انخفاض نقطة الانصهار كما يكون نطاق نقطة الانصهار للمواد الصلبة النقية ضيقًا، وعادة ما يتراوح من 1 إلى 2 درجة مئوية فقط، والمعروف باسم نقطة الانصهار الحادة.[8]

جدول المقارنة بين التسامي والتبخر

أهم الاسئلة عن هذه التغيرات الفيزيائية

ما هي أسباب التبخر؟

حين تتحول مادة سائلة إلى غاز ، يحدث التبخر، يتبخر لأن الماء ساخن قد تتحرك الجزيئات وتهتز بسرعة كبيرة بحيث تتشتت في صورة جزيئات بخار الماء داخل الغلاف الجوي.

ما هي خطوات التبخر؟

في دورة المياه فهناك أربع مراحل رئيسية هم التبخر والتكثيف والترسيب والتجميع، في التبخر: هذا هو المكان الذي يدفع فيه تسخين الشمس الماء إلى الارتفاع في الهواء من البحار والبحيرات والجداول والأنهار الجليدية والتربة ، ويتحول إلى بخار ماء (غاز).

كيف يصبح التبخر تكاثفًا؟

في الطبقات العليا من الغلاف الجوي قد تصل جزيئات الماء التي تنتقل إلى الأعلى من خلال التبخر أخيرًا إلى الهواء البارد قد يتكثف بخار الماء داخل الهواء الرطب الرطب مكونًا قطرات أكبر من الماء ستظهر على صورة غيوم تدريجيًا.

كيف يمكن منع التبخر؟

تبرد الماء من خلال وضعه في الظل أو إضافة الثلج أو التجميد بأنابيب مبردة أو الحد من تعرضه لأشعة الشمس وأن هذا يقلل من الطاقة الحركية التي توفرها جزيئات الماء ، مما يتسبب في إبطاء معدل التبخر.

ما هي أمثلة التبخر؟

يوصف التبخر كونه المرحلة التي تحدث فيها حالة الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية أو البخارية ومثال على التبخر هو ذوبان مكعب من الجليد ومثال ثاني نموذجي للتبخر هو تبخر الأسيتون المستخدم لإزالة طلاء الأظافر.

ماذا تفهم بمصطلح التسامي؟

قد يُعرف تحويل المركب مباشرة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية بغير أن يتحول إلى سائل باسم التسامي وقد تخضع كرات النفثالين واليود وكلوريد الأمونيوم والكافور وثاني أكسيد الكربون لعملية التسامي.

لماذا تنتشر رائحة العطر في جميع أنحاء الغرفة؟

تنتشر رائحة العطر في شتى مناطق الغرفة لأن جزيئات العطر تنتشر بسرعة في الهواء ، ويمكن الشعور برائحتها على بعد عدة أميال.