نــَــــــدى العـِــــــــلم

4-7 التبخر والتكاثف - Evaporation and Condensation

التبخر : Evaporation

إذا وضعنا سائلا في إناء واسع ومكشوف فإن بعض جزيئات السائل سوف تهر من سطحه بمرور الزمن , فتقل كميته في الإناء . وهذه الحالة تسمى تبخيرا , فالتبخر هو تحول المادة من حالتها السائلة الى حالتها البخارية أو الغازية . ويتم ذلك بتأثير الحرارة عادة ويحصل عند سطح السائل وفي جميع درجات الحرارة .

وتفسر عملية التبخر هو ان المادة السائلة عند اعطائها حرارة فأن ذلك يؤدي الى زيادة سرعة جزيئاتها أكثر فتزداد المسافات بين الجزيئات وتصبح مقاربة للمسافات بين جزيئات المادة الغازية فتتحول إلى بخار. وسيحصل العكس عند خفض درجة حرارة البخار .

فالملابس البللة تجف عند تعرضعا لأشعة الشمس أسرع مما لو كانت في منطقة الظل بسبب ازدياد سرعة التبخر عند ارتفاع درجة الحرارة انظر الشكل ( 7-12 )

3-7 الحرارة الكامنة للإنصهار - latent heat of fusion

لكي يتحول الصلب إلى سائل في درجة الانصهار نفسها فإنه يحتاج الى كمية من الحرارة يمتصها وتبقى كامنة (مخزونة ) في المادة السائلة من غير ان تسبب رفع درجة حرارتها وعند فقدان هذه الحرارة من السائل يعود السائل إلى حالته الصلبة .
وقد وجد عمليا ان الكيلو غرام الواحد من الثلج الذي بدرجة الصفر السيليزي يحتاج الى كمية من الحرارة تعادل 336kJ ليتحول إلى ماء في درجة الحرارة نفسها .

فالحرارة الكامنة لانصهار المادة : هي كمية الحرارة التي يحتاجها الكيلو غرام الواحد التي يحتاجها الكيلو غرام الواحد من المادة الصلبة لتتحول إلى سائل بدرجة انصهار المادة نفسها .

فالحرارة الكامنة لانصهار الثلج بدرحة الصفر السليزي تساوي 336kJ/kg

نشاط 2 : يزداد حجم الماء عند الانجماد

أدوات النشاط : وعاء زجاجي . ماء , ميزان رقمي .

الخطوات :

- نضع كمية من الماء في الوعاء الزجاجي ثم نزنه بالميزان الرقمي ونسجل كتلته . شكل ( a-5-7 ) .
- نضعة في قسم التجميد في الثلاجة .
- نتركه مدة من الزمن ألى أن يتم تجميد الماء أي يتحول ألى ثلج .
- نقيس كتلة الوعاء مع الماء المتجمد فيه . شكل ( b-5-7 ) .

ماذا تلاحظ … ؟

نلاحظ ان حجم الماء المتجمد أكبر من حجم الماء قبل التجميد , في حين أن الكتلة في الحالتين تبقى ثابتة .

نستنتج من ذلك أن الثلج الذي درجة انصهاره تساوي درجة انجماده يكبر حجمه عند الانجماد ( تقل كثافته ) لهذا يطفو الثلج فوق سطح الماء . لاحظ الشكل ( 7-6 ) .

إن زيادة الضغط على الثلج يؤدي إلى خفض درجة انجماده , لاحظ الشكل ( 7-7 ) .

فالضغط الكبير الذي تسلطه الحافة الحادة في أسفل حذاء المتزلج على الجليد تعمل على انصهار الجليد في منطقة الضغط فتتولد طبقة من الماء تحت الحافة الحادة للحذاء مما يساعد على التزلج فوق الجليد , ويعود هذا الماء ألى التجميد بعد مرور المتزلج ( بعد زوال الضغط هذا) .

قد تنفجر أحيانا أنابيب الماء المعرضة للهواء البارد شتاء بسبب تجمد الماء داخل الانابيب وزيادة حجمه بعد الانجماد . لاحظ الشكل ( 7-8 ) .

تغيرات درجة حرارة انجماد السوائل إذا اضيف لها شوائب معينة

عند ذوبان السكر أو الملح في الماء فإن درجة إنجماد المحلول سوف تنخفض وبذلك يمكن الحصول على محلول مشبع بدرجة حرارة منخفضة عند مزج الثلج بالملح فإن قسما من الثلج ينصهر اخذا حرارة الانصهار من المحلول إلى أن تصل درجة الحرارة إلى حالة التوازن عند درجة 20C - في حالة استعمال ملح الطعام .

نشاط 1 : قياس درجة انصهار الثلج

أدوات النشاط : جريش ثلج , أناء زجاجي , مصدر حراري , محرار.

الخطوات :
- نأخذ جريش الثلج ونضعه في إناء زجاجي لاحظ الشكل ( 7-4 )
- نضع بصلة المحرار داخل الجريش , فنلاحظ بعد مدة من الزمن أن قراءة المحرار تشير الى الصفر السيليزي. وتبقى ثابتة عند هذه القراءة إلى أن يتم انصهار جميع الثلج.

إن درجة الحرارة هذه تسمى درجة انصهار الثلج ( نقطة انصهار الثلج ) وهي درجة انجماد نفسها ومقدارها 0C عند الضغط الجوي الاعتيادي لاحظ الشكل ( 7-4 )

يستفاد من ثبوت درجة انصهار المواد في الكشف عن نوعها .
من أمثلة هذه المواد الحديد النحاس والرصاص . فلكل مادة من هذا النوع درجة انصهار خاصة بها .

2-7 الانصهار والانجماد

الانصهار : Melting

إذا وضعنا مجموعة من قطع الثلج في إناء زجاجي وتركناه في الجو نلاحظ بعد مدة من الزمن قد تحول قسما من الجليد الى ماء وبالتدريج ويتضح ذلك اكثر في المكان الدافئ , فالانصهار تحول المادة من حالتها الصلبة إلى حالتها السائلة بالتسخين.

أن تفسير انصهار المواد الصلبة هو حصول زياد في سرعة اهتزاز جزيئاتها اذ تصبح المسافات والقوى بينها مقاربة للسافات والقوى بين جزيئات المادة السائلة وذلك عند اكتسابها حرارة .

الإنجماد : Freezing

إذا وضعنا وضعنا في جزء التجميد من الثلاجة إناء المنيوم فيه ماء وتركناه مدة كافية من الزمن نلاحظ أن الماء قد تحول إلى ثلج , وعملية التحول هذه تسمى انجمادا .

فالانجماد هو تحول المادة من حالتها السائلة ألى حالتها الصلبة بالتبريد.

الذي يحصل في حالة الانجماد هو انحفاض سعة اهتزاز جزيئات السائل يؤدي إلى تقليل المسافات البينيو بينها الى أن تصبح مشابهة للمسافات بين الجزيئات في الحالة الصلبة فتتحول إلى الحالة الصلبة بعد أخذ حرارة منها .

فعملية الإنجماد إذا هي معاكسة لعملية الإنصهار فعند سقوط الوفر أو البرد فإن ذلك يؤدي الى ارتفاع في درجة حرارة الجو لأةن هذا التحول يعطي حرارة للمحيط فيشعرنا بالدفء.

1-7 مقدمة

حالات المادة هي الصلبة والسائلة والغازية وحالة البلازمة. تتميز المادة في حالتها الصلبة بأن القوى الجزيئبة فيها كبيرة جدا والمسافات البينية صغيرة جدا لذا يكون لها حجم ثابت وشكل معين وقابلية انكباسها صغيرة جدا يمكن اهمالها .

اما المادة في حالتها السائلة فإن القوى الجزيئية فيها اقل مما هي عليه في الحالة الصلبة والمسافات البينية اكبر مما هي في الحالة الصلبة لذا فأن المادة السائلة تمتلك حجما ثابتا وشكلا متغيرا ولها سطح حر متميز وقابلية انكباس صغيرة.

بينما تتميز المادة في الحالة الغازية بأن القوى الجزيئية فيها ضعيفة جدا والمسافات البينية كبيرة نسبيا لذا فأن شكلها غير ثابت وحجمها غير ثابت وتمتلك قابلية عالية على الانكباس.

ويقصد بتغير الحالة تحول المادة من حالة ألى أخرى.