لماذا يحدث التسامي
التسامي هو عبارة عن عملية يتم فيها تحويل المرحلة الصلبة للمادة إلى الغازية، مع عدم حدوث مرحلة سائلة في المنتصف، حيث إن من يهتم بدورة الماء، في الغالب يستعمل التسامي حتى يصف عملية تحول الثلج والجليد إلى بخار ماء في الهواء دون أن يحدث ذوبان للماء أولًا.
كما أن العملية المعروفة بأنها عكس التسامي تسمى (الترسيب)، وفيها يتحول بخار الماء إلى جليد على الفور، مثل رقاقات الثلج، بالإضافة إلى أن رؤية التسامي وهو يحدث ليس أمر سهل، وبالأخص في الجليد، وفي الحقيقة إن أحسن طريقة لتصور التسامي هي التوقف عن استخدام الماء نهائيًا، ولكن استعمال ثاني أكسيد الكربون كأحد البدائل عنه.
يمكن فهم هذا الأمر عن طريق النظر إلى الثلج الجاف، حيث إنه مادة صلبة وثاني أكسيد الكربون المجمد يتحول إلى غاز عند درجة حرارة -78.5 درجة مئوية، والضباب الذي يظهر هو خليط من غاز ثاني أكسيد الكربون البارد والهواء الرطب والبارد، ويتشكل عندما يتحول الثلج الجاف إلى غاز.
عندما ترتفع درجة الحرارة، يزداد ضغط بخار أي مادة، بما فيها المواد الصلبة، وليس فقط السوائل. يحدث التسامي عندما يكون الضغط الكلي للغلاف الجوي أقل من الضغط الخاص ببخار المركب. لم يحدث الذوبان بعد بسبب عدم تسخينه بدرجة كافية. تختلف ضغوط البخار للمركبات بناء على كل مركب بشكل مختلف. تعتمد درجة حرارة الانصهار في المادة على العالم الخارجي بشكل طفيف فقط، بينما تعتمد درجة الغليان على الضغط المحيط بالمادة. يجب التنويه أن هذه الخاصية ليست للمادة نفسها، بل تعتمد على خليط المادة والضغط الجو.
شروط حدوث التسامي
من شروط تحولات الطور الخاص بمادة معينة هو وجود درجة حرارة وضغط المادة التي يتم فيها التسامي، كما أنه في الظروف العادية، مثلما هو موصوف عامةً من قبل النظرية الحركية، فإن إضافة الحرارة تؤدي إلى الحصول على الذرات المتواجدة في المادة الصلبة للطاقة فتكون حينها أقل في الارتباط ببعضها البعض
ذلك من الاعتماد على البنية الفيزيائية، ويتسبب هذا في الغالب إلى ذوبان المادة الصلبة على هيئة سائلة، وفي حال نظر الشخص إلى مخططات الطور، والتي هي تكون عبارة عن رسم بياني يوضح حالات المادة للضغوط والأحجام المتنوعة.
في الرسم البياني، تمثل النقطة الثلاثية الحد الأدنى للضغط الذي يمكن للمادة تحمله في المرحلة السائلة. وعندما تتعرض المادة لهذا الضغط، وتنخفض درجة الحرارة إلى مستوى أقل من المرحلة الصلبة، فإنها تتحول فورًا إلى المرحلة الغازية.
والنتيجة هي أنه في حال كانت النقطة الثلاثية مرتفعة الضغط، مثل ثاني أكسيد الكربون الصلب، فإن الانتقال إلى الحالة الغازية يكون أسهل في الواقع من تحويل تلك المادة إلى سائل، لأن الضغوط العالية التي يحتاجها التحويل إلى الحالة السائلة تكون هامة.
استخدامات التسامي
التسامي هو عبارة عن تقنية يستخدمها الكيميائيون من أجل تنقية المركبات، وفي الغالب تُوضع مادة صلبة في وعاء يُسخن بعد ذلك أثناء التفريغ، وتحت ذلك الضغط القليل، فإن الصلب يتطاير ويتكثف كنوع من المركبات التي يتم تنقيتها على سطح مبرد، مما يجعله يترك الشوائب الغير متطايرة وراءه.
وعادةً ما يتحول ذلك السطح المبرد إلى شكل (إصبع بارد)، كما أنه عند توقف التسخين وتحرير الفراغ، يكون من السهل تجميع المركب الذي تصاعد من السطح المبرد، وغالبًا ما يحدث هذا باستعمال جهاز خاص بالتسامي.
في الكثير من الأحيان يستخدم تسامي الصبغة بغرض الطباعة الملونة على بعض من الركائز المتنوعة، ويتضمن هذا الورق، ويتم استعمال سخان صغير من أجل تبخير مادة الصبغة الصلبة، والتي يحدث التصلب فيها بعد هذا على الورق.
تساعد طابعات النفث الحبرية على التحكم بدقة كبيرة في مستوى الألوان الرئيسية، ويمكن العثور بسهولة على صور ذات جودة جيدة، حتى في حالة الطابعات ذات الدقة المنخفضة نسبياً، وذلك عند المقارنة بأنواع الطابعات الأخرى التي تحتوي على دقة مماثلة
العوامل المؤثرة على عملية التسامي
عندما يتم تسخين كلوريد الأمونيوم الصلب، فإنه يتحول على الفور إلى بخار كلوريد الأمونيوم، وعند تبريد بخار كلوريد الأمونيوم الساخن، فإنه يتحول على الفور إلى كلوريد الأمونيوم الصلب، ويتحول اليود والكافور والنفثالين والأنثراسين إلى بخار، ويتم التبخر بتحويل المادة السائلة إلى بخار عند درجة حرارة أقل من نقطة الغليان، وتؤثر العوامل التي تؤثر على عملية التبخر كالتالي
- درجة الحرارة: يزداد معدل التبخر مع ارتفاع درجة الحرارة، وذلك لأنه مع ارتفاع درجة الحرارة، يحصل أكبر عدد من الجسيمات على طاقة حركية كافية للدخول في حالة البخار
- المساحة السطحية: تزيد معدل التبخر كلما زادت مساحة السطح الخاصة بالسائل
- سرعة الرياح: يزيد معدل التبخر أيضا مع ارتفاع سرعة الرياح، لأن جزيئات بخار الماء تتحرك بعيدا مع الرياح، مما يؤدي إلى انخفاض مستوى البخار في الغلاف الجوي
- الرطوبة: الرطوبة هي كمية بخار الماء في الهواء، ولا يمكن للهواء المحيط بنا أن يحتوي على كمية أكبر من الحد المحدد من بخار الماء عند درجة حرارة معينة. وإذا كانت كمية الماء في الهواء كبيرة، مما يعني وجود رطوبة عالية، فإن نسبة التبخر تنخفض، ويزداد معدل التبخر مع انخفاض الرطوبة في الغلاف الجوي
مثال على التسامي
التسامي هو تحويل متخصص للحالة حينما تتخطى مادة صلبة الطور السائل، حيث إنها تتحرك مباشرة إلى الحالة الغازية، إذ يتم هذا لأن المادة تعمل على إمتصاص الطاقة بشكل سريع من البيئة المحيطة، إذ لا يحدث الذوبان إطلاقًا، ومن الأمثلة على التسامي هي ما يلي:
- يمكن للثلج والجليد أن يتسخن في فصل الشتاء دون أن يذوب.
- يُعرف الجليد الجاف أيضًا باسم ثاني أكسيد الكربون الصلب أو سامية.
- تكون الأطعمة المجمدة ذات جودة جيدة ويمكن للشخص أن يلاحظ وجود بلورات ثلجية داخل الكيس أو الصندوق.
- كرات العثة تكون سامية.