العوامل التي تعتمد عليها سرعة التبخر
ما هي عملية التبخر
يحدث التبخر عندما يتحول السائل إلى غاز، وغالبا ما يحدث التبخر على سطح الماء، وهو عملية بطيئة وتحدث في جميع درجات الحرارة. على سبيل المثال، تستغرق الملابس الرطبة وقتا طويلا لتجف بسبب بطء معدل التبخر، وتتبخر الأجسام ذات السطح الأكبر بشكل أسرع.
على سبيل المثال، يستغرق وقتا طويلا لتبخر الماء المسكوب على جزء صغير من الأرضية، في حين يجف الماء المسكوب على الأرض بأكملها بسرعة أكبر. تعتمد سرعة ومعدل التبخر على نوع السائل وكثافته. فالمشروبات الكحولية والبنزين والكيروسين يتبخر بسرعة أكبر من الماء. كما يتأثر التبخر بعوامل مثل درجة الحرارة والرطوبة والضغط وسرعة الرياح ومساحة السطح.
تقوم الجزيئات بامتصاص الطاقة من الوسط المحيط خلال عملية التبخر، ويؤدي الامتصاص إلى تبريد الوسط المحيط. على سبيل المثال، إذا وضعت الأسيتون على راحة يدك، ستشعر بعد فترة قصيرة بالبرودة في راحة يدك، حيث تقوم الجزيئات بامتصاص الحرارة من راحة يدك، وبالتالي تشعر بالبرودة.
كما لوحظ أيضًا أن درجة حرارة ماء الصنوبر أعلى من درجة حرارة الماء المحفوظ في وعاء مفتوح، ويمكن للجزيئات ذات الطاقة الحركية العالية الهروب خلال عملية التبخير
العوامل التي تؤثر على سرعة التبخير
العوامل الرئيسية التي تؤثر على سرعة التبخير تتضمن:
تتأثر سرعة التبخر بعدة عوامل منها: مساحة سطح المنطقة، درجة الحرارة، سرعة انتشار الرياح والرطوبة
- زيادة التبخر مع زيادة مساحة السطح
كلما زادت مساحة السطح، زادت كمية السائل المعرض للهواء، وزادت كمية الجزيئات التي يمكن أن تتطاير مع زيادة مساحة السطح، وعلى سبيل المثال، عندما ننشر الملابس في الهواء الطلق لتجف، فإن هذا الأمر يزيد من سرعة التبخر
- زيادة التبخر مع زيادة درجة الحرارة
تتحرك جزيئات الماء بسرعة أعلى عند ارتفاع درجة حرارة الماء، مما يؤدي إلى زيادة هروب الجزيئات، كما يزيد ارتفاع درجة الحرارة من عملية التبخر لأن الجزيئات تمتلك طاقة حركية أعلى لتتحول إلى بخار، على سبيل المثال، الماء المغلي يتبخر بسرعة أكبر من ماء الصنبور العادي
- زيادة التبخر مع نقص الرطوبة
الرطوبة تعني وجود كمية من البخار في الهواء، ونظرا لأن الهواء لا يستطيع حمل كمية محددة من البخار في وقت ودرجة حرارة محددة، فسيؤثر ذلك على التبخر ورطوبة الهواء. إذا زادت درجة الحرارة وظلت سرعة الرياح والرطوبة ثابتة، فسيزداد معدل التبخر لأن الهواء الأكثر دفئا يمكنه أن يحتوي على بخار ماء أكثر من الهواء البارد
- زيادة التبخر مع زيادة سرعة الرياح
عندما تزيد سرعة الرياح، تتحرك جزيئات البخار بعيدًا، وهذا يؤدي إلى نقص في كمية بخار الماء في الجو. فعلى سبيل المثال، عند استخدام مجففات الأيدي لتجفيف الأيدي، فإن هذه المجففات تطرد الرياح من الأيدي، مما يؤدي إلى تقليل كمية الرطوبة في الجو
كيف يسبب التبخر البرودة
- التبخر يمكن ان يسبب البرودة بشكل طبيعي، والسبب وراء ذلك، هو أنه من اجل ان تتغير حالة المادة، فإنها تقوم إما بزيادة أو فقدان الطاقة، وفي حال تغير حالة المادة من سائل إلى غاز، تحتاج الجزيئات إلى طاقة من أجل أن تتغلب على طاقتها الكامنة من خلال الطاقة الحركية، لذلك يأخذ السائل هذه الطاقة من الوسط المحيط.
- عمومًا، عند حدوث تحول للطاقة، يؤدي ذلك إلى زيادة أو نقص في طاقة المادة، اعتمادًا على ما إذا كانت الطاقة مستهلكة من المادة إلى الوسط المحيط أو العكس، ولكن هناك بعض الاستثناءات لهذه القاعدة
- على الرغم من زيادة درجة حرارة المادة حتى تصل إلى نقطة الغليان أثناء التبخر، إلا أن هذا التغيير في الحالة المادية قد لا يؤدي إلى تغير ملحوظ في درجة الحرارة.
- تقوم جزيئات المادة بامتصاص الطاقة الحرارية بشكل مستمر من البيئة المحيطة، وبذلك تبرد المنطقة المحيطة. ثم تبدأ في التحرر من السائل وتتحول إلى بخار. ونظرا لعدم وجود تغيير ملحوظ في درجة الحرارة حتى ينتهي عملية التبخر ويتحول السائل بالكامل إلى بخار، فإن كمية الطاقة المطلوبة لتحويل السائل إلى بخار تعرف بالطاقة الكامنة. وهذا يعني أن هذه الطاقة لا تؤثر على قراءة درجة الحرارة على الميزان الحراري.
تطبيقات واقعية للتبخر في حياتنا اليومية
- التعرق يحدث يوميا لتبريد أجسادنا. فهو عملية تبخر الماء من أجسادنا، ويستخدم طاقتنا في هذه العملية، مما يؤدي إلى تخفيض درجة حرارة الجسم
- في فصل الصيف، يتم ارتداء الملابس القطنية لأن القطن يمتص الماء بشكل جيد، مما يسمح بالمزيد من العرق بالتبخر في الهواء، وبالتالي يساعد على التبريد، مما يجعلنا نشعر بالبرودة عند ارتداء الملابس القطنية.
- تُخزَّن المياه في أوانٍ فخارية لتبريدها، حيث توفر مسام الإناء الترابي، مثل مسامات القماش القطني، مساحة سطح واسعة تسمح بالمزيد من التبخر.
- مبرد الهواء يكون اكثر فعالية في درجات الحرارة الحارة والجافة، والمبدأ الأساسي في عمل مبردات الهواء هي التبريد عن طريق التبخر، وفي درجات الحرارة المرتفعة، تكون الحرارة مرتفعة وتكون الرطوبة قليلة، لذلك يكون معدل التبخر اعلى، يقوم بالماء في درجات الحرارة المرتفعة بأخذ الطاقة من الهواء وتحويلها إلى بخار، وهذا الامر يؤدي لتبريد الهواء.
كيفية الاستفادة من عملية التبخر
إذا وجد الشخص نفسه عالقا في جزيرة وفي حاجة لبعض الملاح، فعليه أن يحصل على وعاء ويضع فيه كمية من مياه البحر، وينتظر حتى تقوم الشمس بتبخير هذه المياه. في الواقع، يستخدم الناس هذه التقنية منذ آلاف السنين لإنتاج ملح الطعام عن طريق تبخير المياه المالحة في برك التبخير.
تحتوي مياه البحر على معادن ثمينة أخرى يمكن الحصول عليها من خلال عملية التبخير، على سبيل المثال، يوجد البحر الميت في الشرق الأوسط داخل مجموعة من المياه التي لا تتدفق، وهذا الأمر لا يحدث في البحيرات الأخرى، والسبيل الوحيد الذي يمكن للمياه الخروج من البحيرة هو عملية التبخر، ويمكن أن تكون هذه العملية شديدة في الصحراء، حيث تصل إلى 1300-1600 مم في السنة، ونتيجة لذلك، فإن مياه البحر الميت تحتوي على أعلى نسبة للملوحة والكثافة من أي بحر آخر في العالم، ويعتبر ماء البحر الميت جيدا للحصول على ملح الطعام فحسب، بل يمكن استخلاص المغنيسيوم والبوتاسيوم والبروم أيضا.