كيف تتحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة

تتحول المادة من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة خلال عملية

فمن المعروف أن الهواء مليء بالماء، كبخار الماء، وحتى لو لم تستطع رؤيته فهو موجود حولنا في كل مكان، فبختصار

تكثيف بخار الماء

يعتبر التكثيف هو العملية التي يتم عن طريقها تحويل بخار الماء في الهواء إلى ماء سائل. ويعد التكثيف أيضا ضروريا لدورة المياه، حيث يؤدي إلى تشكيل الغيوم من خلال تصاعد الغازات وتكوين الأمطار وهطولها من السحب. كما يعد التكثيف الطريق الأساسي لعودة الماء إلى سطح الأرض خلال دورة المياه. عملية التكثيف هي العكس التام لعملية التبخر، حيث يتم تحويل المادة السائلة إلى مادة غازية بسبب ارتفاع درجة الحرارة. التكثيف ليس مقتصرا على تشكيل السحب وسقوط الأمطار فحسب، بل يسبب أيضا ظهور الضباب على سطح الأرض وتكاثف الرطوبة على الزجاج عندما يتم نقلها من غرفة باردة إلى مكان دافئ ورطب، وبالطبع يسبب تكاثف الماء على السطح الخارجي للكوب المبرد وتكاثف الماء على نوافذ المنزل في أيام باردة. يحدث تغير في حالة الماء أثناء انتقاله من الحالة البخارية إلى الحالة السائلة ثم إلى الحالة الصلبة، حيث تترتب جزيئات الماء بشكل مختلف. جزيئات الماء في الحالة البخارية تترتب بشكل عشوائي أكثر منها في الحالة السائلة. عندما يحدث التكثيف ويتحول البخار إلى ماء سائل، تصبح جزيئات الماء أكثر تنظيما، ويتم إطلاق الحرارة في الجو المحيط.

تأثير التكثيف في الطقس

• تأثير برودة الهواء في نزول الأمطار.
• التكاثف الأرضي.
• الضغط.

على الرغم من غياب الغيوم في السماء الزرقاء الصافية، إلا أنه لا يزال الماء موجودًا على شكل بخار ماء، وقطرات صغيرة جدًا منه والتي لا يمكن رؤيتها بسهولة، يمكن لعملية التكثف التأثير في الطقس وذلك يكون معتمد على الظروف الجوية، فعند حدوث عملية التكثف في الهواء يتم دمج جزيئات الماء مع الجزيئات الصغيرة من الغبار والملح والدخان المتواجدين في الهواء لتشكيل قطرات من السحب، والتي بعد ذلك تتحد وتنمو وتتطور إلى غيوم، وهو يعتبر شكل من أشكال الماء التي يمكننا رؤيته.

تأثير برودة الهواء في نزول الأمطار: من الممكن أن تختلف قطرات السحب في الحجم وبشكل متفاوت، ففي الطبيعي تكون من 10 ميكرون إلى 1 مليمتر وحتى حجم 5 مم، تحدث عملية التكثف غالبًا في أعلى مكان في السماء حيث يكون هناك الهواء أكثر برودة عن الأرض، وبالتالي يحدث الكثير من عملية التكثيف مقارنًة بعملية التبخر، فعندما تتحد قطرات الماء مع بعضها والمعروفة أيضًا باسم الالتحام، ويتم نموها في الحجم، لا تتطور حينها الغيوم فقط، بل قد يحدث هطول للأمطار أيضًا وبالتالي يتغير الطقس إلى ممطر، و

التكاثف الأرضي: في الحقيقة، تكون أشكال السحب الناتجة عن عملية التكثيف معقدة بالنسبة للبيئة الأرضية. تقوم السحب بتنظيم تدفق الطاقة المشعة داخل وخارج نظام المناخ الأرضي. تؤثر السحب على المناخ من خلال عكس الإشعاع الشمسي الوارد، وبث الحرارة إلى الفضاء، وإشعاع الأرض الخارجي. يحدث ذلك في الغالب أثناء الليل. أما الغيوم الموجودة، فتعمل كغطاء يحتفظ بجزء من حرارة النهار بالقرب من السطح. ونظرا لتأثير السحب على المناخ الأرضي، فإن أي تغير في أنماط السحب يؤدي إلى تعديل توازن الطاقة الأرضية وبالتالي درجات الحرارة.

الضغط: كما شرحنا سابقا، تتكون الغيوم في الغلاف الجوي عندما يرتفع الهواء الذي يحتوي على بخار الماء إلى الأعلى ويبرد، ويتكون الغيوم عندما يتصاعد الهواء بشكل غازي أو أبخرة، ثم يتحول إلى سائل عندما يبرد ويسقط الماء، ولكن ما السبب في أن الغلاف الجوي يبرد فوق سطح الأرض؟ إذا تحدثنا بشكل عام، فإن ضغط الهواء هو السبب في برودة الغلاف الجوي، ويرجع ذلك إلى الكتلة الهوائية والجاذبية الأرضية والوزن، فعند سطح البحر، يكون وزن العمود الهوائي المضغوط على الرأس حوالي 14 رطلا أو 6.6 كجم لكل بوصة مربعة، ويسمى ذلك الضغط الجوي، ولكن في الارتفاعات العالية يكون ضغط الهواء أقل وبالتالي يضغط لأسفل، ويكون الضغط الجوي أقل، وذلك يعود إلى أن الهواء في الارتفاعات العالية أقل كثافة، وبالتالي يكون أكثر برودة عند الارتفاع إلى أعلى، وعندما يكون هناك جزيئات هواء أقل في حجم معين من الهواء العالي، فهذا يعني أن الهواء أكثر برودة.

التكاثف الجاف

من الممكن أن يحدث التكثيف أيضًا على مستوى سطح الأرض، وهنا يكمن التشكل في الفرق بين الضباب والسحب التي تتشكل فوق سطح الأرض، هو أن الهواء المتصاعد إلى السماء ليس مطلوب لتكوين الضباب، فنرى أن الضباب يتكون عندما يتلامس الهواء ذو ​​الرطوبة العالية نسبيًا مع السطح الأكثر برودة، عندها تتكون الرطوبة العالية، ويبرد إلى نقطة الندى، فسوف نجد أن يُعرف الضباب أيضًا الذي يتطور عندما يتحرك الهواء الأكثر دفئًا، على السطح الأكثر برودة، وعندها يتطور شكل آخر من أشكال الضباب، والذي يُعرف باسم الضباب الإشعاعي، والذي يتكون في الليل عندما تبرد درجات الحرارة على السطح، أما إذا كان الهواء ثابتًا، فحينها لن تختلط طبقة الضباب مع بعضها بسهولة مع الهواء الذي فوقها، وذلك الذي يشجع على تكوين النوع الثاني من الضباب وهو الضباب الأرضي الضحل.