ماذا يحدث لجزيئات الغاز عند تسخينه

الإجابة هي “

تزداد الطاقة الحركية لجزيئات الغاز مما يسبب تحركها بسرعة مبتعدةً عن بعضها البعض

“،

بسبب أن المادة الغازية تأخذ الشكل المتواجدة فيه وبسبب أن الجزيئات داخل الغازات تكون متباعدة بشكل كبير وتنجذب بشكل ضعيف إلى بعضها البعض، تجعل الحرارة الجزيئات تتحرك بشكل أسرع لذلك تتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية، مما يعني أن حجم الغاز يزيد أكثر من حجم المادة الصلبة أو السائلة عند سخينه، فإن الغازات الموجودة في حجم ثابت لا يمكن أن تتمدد وبالتالي تؤدي الزيادات في درجة الحرارة إلى زيادة الضغط.

كيف يمكن تحويل الغاز إلى البلازما

كما ذكرنا سابقاً إنه عند ارتفاع درجة الحرارة يصبح الغاز أكثر نشاطًا وسخونة حتى يصل الغاز عند نقطة معينة ويتحول بلازما، وهذا التحول يحدث عند سطح الشمس عند درجة حوالي 6000 درجة كلفن (10،340 درجة فهرنهايت)، تؤدي الطاقة الحرارية العالية لتخليص الإلكترونات من الذرات الموجودة في الغاز.

وينتج عن ذلك خليط من الإلكترونات الحرة و الذرات المحايدة والجسيمات المتأينة والتي تعمل على توليد القوى الكهرومغناطيسية، بسبب الشحنات الكهربائية يمكن للجسيمات أن تتدفق معًا على شكل سائل، كما أنها تميل أيضًا إلى التكتل معًا بسبب هذا السلوك الغريب يعتبر العديد من العلماء أن البلازما هي الحالة الرابعة للمادة (الغازية والسائلة والصلبة).

تطبيقات عملية على تسخين الغاز

هناك الكثير من التطبيقات العملية على تسخين الغاز والتي تحدث في

الحياة

يومياً ومن وأبرزها هذه التطبيقات:

قدر الضغط

قدر الضغط من الأمثلة على ما يحدث عند تسخين الغاز وهذا

القدر

يكون عبارة عن وعاء ذات حجم ثابت ومملوء بالغاز، مع ارتفاع درجة الحرارة يلاحظ هروب الغاز عبر صمام

الأمان

ويحدث هذا عندما يزداد الضغط على جدران الوعاء،

إذا لم يتوفر صمام الأمان موجودًا فسيستمر الضغط في الزيادة ومن الممكن أن ينفجر قدر الضغط.

البالون

من الأمثلة الجيدة على تسخين الغاز البالون، ع

ند زيادة درجة حرارة الغاز في البالون يزداد الضغط لذلك يزداد حجم البالون وتتمدد، ويكون ذلك نتيجة

زيادة ضغط جزيئات الغاز على جداران البالون، ولكن مع استمرار رفع درجة الحرارة وتسخين الغاز يُؤدي ذلك إلى توقف البالون عن التمدد وبالتالي يمكن حدوث انفجار.

المنطاد

يحدث انطلاق للمنطاد في السماء وعند تسخين جزيئات الغاز التي تكون محصورة بداخله وذلك باستخدام موقد، ويحدث زيادة لحركة الهواء ويبدأ في التمدد،يتسبب ذلك في زيادة حجم المنطاد ويبدأ نفاذ بعض الهواء عبر فتحة في المنطاد وهذا يجعل الهواء داخل المنطاد أقل كثافة من الهواء الخارجي، وذلك يسمح بارتفاعه إلى الأعلى على الرغم من تساوي الضغط بين الخارج والداخل.[1]

ماذا يحدث للغاز عند تبريده

يحدث دائمًا تغير لحالة المادة والمثال على ذلك ذوبان الجليد فيتحول الجليد الصلب إلى سائل ويحدث ذلك عندما يتم توفير الطاقة أو إزالتها من مادة ما فإن ذلك يؤثر على طريقة تفاعل الجسيمات مع بعضها البعض، مما يتسبب في تغيرات في حالة المادة، عندما يتم تسخين مادة ما أو تبريدها أو تعريضها لتغيير في الضغط الخارجي يمكن أن يغير حالتها.

عندما يتم تبريد الغاز تتوقف الجسيمات عن الحركة بسرعة وتشكل سائلًا، ونتيجة ذلك يحدث تحول طوري لتكثيف هو عملية تحدث في نفس درجة حرارة الغليان، نتيجة لذلك تكون درجة غليان المادة ونقطة تكثيفها هي نفس درجة الحرارة، نقطتا الغليان والتكثيف لمادة ما هي درجات الحرارة التي تصبح فيها المادة غازًا وسائلًا على التوالي.

عندما يتم تبريد الغاز يمكن حدوث عدد من الحالات المختلفة ومنها:

هناك فقدان للطاقة الحرارية.
تفقد جزيئات الغاز الطاقة الحركية وتتحرك بشكل أبطأ نتيجة لذلك.
تتقلص كمية الفراغ بين الجسيمات بين جزيئات الغاز.

ملحوظة:

عندما يتم تسخين مادة ما فإنها تطلق طاقة مما يجعل الجسيمات تصبح أكثر نشاطًا وتتحرك بشكل أسرع، إذا كانت المادة تحتوي على طاقة كافية فيمكنها التغلب على قوى الترابط التي تمسك الجسيمات ببعضها البعض و تخضع لتحول الحالة، يزيل التبريد الطاقة من الجزيئات مما يجعلها أقل نشاطًا ويسمح لقوى الترابط داخل المادة بالترسخ.[2]

يتكون الضباب عندما يتبخر الماء مع ارتفاع درجة الحرارة

الضباب ظاهرة طبيعية يظهر الضباب عندما يتكثف بخار

الماء

أو يكون الماء في شكله الغازي، أثناء التكثيف تتحد جزيئات بخار الماء لتكوين قطرات صغيرة من الماء السائل تتدلى في الهواء، ويتكون الضباب عندما يتبخر الماء مع ارتفاع درجة حرارة الجو، لكي يتشكل الضباب يجب أن يكون هناك غبار أو نوع من تلوث الهواء في الهواء، يتكثف بخار الماء حول هذه الجزيئات الصلبة المجهرية ويتشكل الضباب الذي يظهر بالقرب من المسطحات المائية المالحة مع تكثف بخار الماء حول أجزاء من الملح، هناك أنواع مختلفة من الضباب ومن

أنواع الضباب:

هناك عدة أنواع مختلفة من الضباب بما في ذلك الضباب الإشعاعي وضباب التأفق الضبابي وضباب الوادي والضباب المتجمد:

الضباب الإشعاعي:

يحدث في

المساء

عندما تشع الحرارة التي يمتصها سطح الأرض أثناء النهار في الهواء، عندما تنتقل الحرارة من الأرض إلى الهواء تتشكل قطرات الماء، يستخدم الناس أحيانًا مصطلح “ضباب الأرض” للإشارة إلى الضباب الإشعاعي، الضباب الذي يقال إنه “يحترق” في شمس

الصباح

هو ضباب إشعاعي.
ضباب التأفق:

عندما يمر الهواء الدافئ الرطب فوق سطح بارد هذه العملية تعرف بالتأفق وهو اسم علمي يصف حركة السوائل، ويكون السائل في الغلاف الجوي هو

الرياح

عندما يتلامس الهواء الدافئ الرطب مع هواء السطح البارد يتكثف بخار الماء ليشكل ضبابًا، يظهر هذا الضباب في الغالب في الأماكن التي يلتقي فيها الهواء الاستوائي الدافئ مع مياه المحيط الباردة، وغالبًا ما يكون ساحل المحيط الهادئ.
ضباب الوادي:

يتشكل ضباب الوادي في الوديان الجبلية عادة خلال فصل الشتاء وينتشر أكثر عندما تحتجز الجبال الهواء الكثيف من من الخروج، ويكون الضباب محاصر.
الضباب المتجمد:

يحدث الضباب المتجمد عندما تتجمد قطرات الضباب السائلة على الأسطح الصلبة، غالبًا ما تكون قمم الجبال التي تغطيها السحب مغطاة بالضباب المتجمد، ومع ارتفاع الضباب المتجمد ، يتم تغطية الأرض والأشجار،

المناظر الطبيعية

البيضاء للضباب المتجمد شائعة في الأماكن ذات المناخ البارد والرطب مثل الدول الاسكندنافية أو القارة القطبية الجنوبية.[3]