بخار

أمبولة من بخار أكسيد النيتروجين : ثاني أكسيد النيتروجين البني ورباعي أكسيد ثنائي النيتروجين عديم اللون ، في حالة توازن.

في الفيزياء، يُعرف البخار ( أو البخار ) بأنه مادة في الحالة الغازية عند درجة حرارة أقل من درجة حرارتها الحرجة ، [ 1 ] مما يعني أنه يمكن تكثيف البخار إلى سائل بزيادة الضغط عليه دون خفض درجة حرارته. ويختلف البخار عن الهباء الجوي . [ 2 ] فالهباء الجوي عبارة عن معلق من جزيئات دقيقة من سائل أو صلب أو كليهما داخل غاز. [ 2 ]

على سبيل المثال، تبلغ درجة الحرارة الحرجة للماء 647 كلفن (374 درجة مئوية؛ 705 درجة فهرنهايت) ، وهي أعلى درجة حرارة يمكن أن يوجد عندها الماء السائل تحت أي ضغط. في الغلاف الجوي، عند درجات الحرارة العادية، يتكثف بخار الماء (المعروف باسم بخار الماء ) إلى سائل إذا زاد ضغطه الجزئي بشكل كافٍ.   

قد يتعايش البخار مع سائل (أو مادة صلبة). وعندما يكون هذا صحيحًا، ستكون المرحلتان في حالة توازن، وسيكون الضغط الجزئي للغاز مساويًا لضغط بخار السائل (أو المادة الصلبة) عند التوازن. [ 1 ]

ملكيات

تقع النقطة الحرجة للبخار والسائل في مخطط الطور للضغط ودرجة الحرارة عند أقصى درجة حرارة لحدود الطور السائل والغازي (يعطي الخط الأخضر المنقط السلوك الشاذ للماء).

يشير مصطلح البخار إلى الحالة الغازية عند درجة حرارة تسمح بوجود المادة نفسها في الحالة السائلة أو الصلبة ، أي أقل من درجة حرارتها الحرجة . (على سبيل المثال، تبلغ درجة الحرارة الحرجة للماء 374  درجة مئوية (647 كلفن)، وهي أعلى درجة حرارة يمكن أن يوجد عندها الماء في الحالة السائلة). إذا كان البخار على اتصال بسائل أو مادة صلبة، فإن الحالتين تكونان في حالة اتزان . أما مصطلح الغاز فيشير إلى حالة المائع القابل للانضغاط. والغازات الثابتة هي الغازات التي لا يمكن أن تتكون فيها أي حالة سائلة أو صلبة عند درجة حرارتها، مثل الهواء عند درجات الحرارة المحيطة العادية. ولا يشترط أن يغلي السائل أو المادة الصلبة حتى يتحول إلى بخار.

يُعد البخار مسؤولاً عن العمليات المألوفة لتكوين السحب وتكثيفها . ويُستخدم عادةً لإجراء العمليات الفيزيائية للتقطير واستخلاص الفراغ العلوي من عينة سائلة قبل التحليل الكروماتوغرافي الغازي .

تمتلك الجزيئات المكونة للبخار حركة اهتزازية ودورانية وانتقالية. وتُؤخذ هذه الحركات في الاعتبار في النظرية الحركية للغازات .

ضغط البخار

توازن السائل والبخار
إذا تجاوز ضغط البخار قيمة التوازن ، يصبح البخار فوق مشبع ويتكثف على أي مواقع متاحة للتنوي، مثل جزيئات الغبار. يُستخدم هذا المبدأ في غرف السحب ، حيث تُرى جزيئات الإشعاع لأنها تُحفز تكوين قطرات الماء.

ضغط البخار هو ضغط التوازن لسائل أو مادة صلبة عند درجة حرارة محددة. ولا يتأثر ضغط بخار التوازن لسائل أو مادة صلبة بكمية التلامس مع سطح التماس بين السائل أو المادة الصلبة.

درجة الغليان الطبيعية للسائل هي درجة الحرارة التي يتساوى عندها ضغط البخار مع الضغط الجوي الطبيعي . [ 1 ]

في الأنظمة ثنائية الطور (مثل الطورين السائلين)، يتساوى ضغط بخار كل طور. في غياب قوى تجاذب قوية بين الجزيئات المتشابهة أو المتشابهة والمختلفة، يخضع ضغط البخار لقانون راؤول ، الذي ينص على أن الضغط الجزئي لكل مكون يساوي حاصل ضرب ضغط بخار المكون النقي في كسره المولي في الخليط. ويكون إجمالي ضغط البخار هو مجموع الضغوط الجزئية للمكونات. [ 3 ]

أمثلة

يتكثف بخار الماء غير المرئي ليشكل قطرات ماء مرئية تسمى الضباب

تنتج السجائر الإلكترونية رذاذًا ، وليس أبخرة. [ 2 ]

قياس البخار

بما أن البخار موجود في الحالة الغازية، فإن كميته تُقاس بالضغط الجزئي للغاز. كما أن الأبخرة تخضع لقانون الضغط الجوي في مجال الجاذبية، تمامًا كما تفعل الغازات الجوية التقليدية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 R. H. Petrucci, WS Harwood, and FG Herring, General Chemistry , Prentice-Hall, 8th ed. 2002, p. 483–86.
  2. 1 2 3 تشنغ، ت . (2014). "التقييم الكيميائي للسجائر الإلكترونية" . مكافحة التبغ . 23 (ملحق 2): ii11– ii17. doi : 10.1136/tobaccocontrol-2013-051482 . ISSN 0964-4563 . PMC 3995255. PMID 24732157 .   
  3. توماس إنجل وفيليب ريد، الكيمياء الفيزيائية، بيرسون بنجامين-كامينجز، 2006، ص 194
  4. فيرغسون، لون هـ.؛ جانيكاك، كريستوفر أ. (1 سبتمبر 2005). أساسيات الحماية من الحرائق لمتخصصي السلامة . المعاهد الحكومية. ISBN 9781591919605.