التبخر vaporization - تبخر السائل
- السوائل تـتـبـخـر ( تتحول للحالة الغازية ) ، ولكي تحـدث عـمـلـيـة التبخر لابد ان تصل طاقة حركة الجزيئات إلى حد يفوق قوى الجذب بينها.
- ولكن تختلف سرعة تبخر السوائل بعضها عن بعض فمثلاً إذا وضعت كمية من البنزين في كأس معرض للهواء سوف يتبخر خلال وقتاً معين ، ولو وضعت الماء بدلاً من البنزين لاستغرق وقت أطول لتبخره.
لماذا تتبخر السوائل تلقائياً ؟
- وذلك لأن جزيئات السائل في حركة مستمرة ، وبعض الجزيئات لها سرعات كبيرة أي طاقة حركية مرتفعة . وهذه الجزيئات التي لها طاقة حركية مرتفعة يمكنها أن تتغلب على قوى التجاذب بين جزيئات السائل وتهرب من سطح السائل ( تتبخر ) ، بشرط ان تكون قريبة من السطح.
وعندما يفقد السائل جزيئاته ذات الطاقة الحركية المرتفعة فإن درجة حرارة السائل تنخفض ، لذا يمتص السائل حرارة من الوسط المحيط فتزداد الطاقة | الحركية لبعض الجزيئات فتتبخر ، وتستمر هذه العملية حتى يتبخر كل السائل.
لماذا تنخفض درجة حرارة السائل عندما تتبخر جزيئات السائل ؟
لأن جزيئات السائل لكي تتبخر فإنها تحتاج إلى طاقة ، ولذلك فإن فقد الجزيئات ذات الطاقة الحركية المنخفضة يؤدي إلى خفض درجة حرارة السائل.
تطبيقات على تبخر السوائل
تطبيق (۱): بعد الاستحمام نشعر بالبرد (علل) وذلك لأن الماء عندما يتبخر يسحب حرارة من اجسامنا فنشعر بالبرد.
تطبيق (۲): تبخر العرق من على أجسامنا هي طريقة يستخدمها الجسم للتحكم في درجة حرارة الجسم.
العوامل المؤثرة على التبخر
(1) طبيعة السائل
نقصد بطبيعة السائل قـوى الـتـجـاذب ، فكلما كانت قـوى الـتـجـاذب ضعيفة بين جزيئات السائل تزداد سرعة التبخر ، فمثلاً الجزيئات القطبية أقل تطايراً (تبخراً) من الجزيئات غير القطبية.
(2) درجة الحرارة
كلما زادت درجة الحرارة تزداد سرعة التبخر ، وذلك لزيادة الطاقة الحركية للجزيئات.
(3) الضغط على سطح السائل
زيادة الضغط على سطح السائل يقلل من سـرعـة تبخر السائل ، وذلك لأن زيادة الضغط على السائل يؤدي إلى تكثف الجزيئات المتـبـخـرة إلى سائل مرة أخرى.
(4) مساحة سطح السائل
تزداد سرعة التبخر بزيادة مساحة سطح السائل ، ولهذا السبب نلاحظ عند جمع ملح كلوريد الصوديوم من ماء البحر بواسطة تبخير الماء فإنها توضع في برك واسعة المساحة (ذات مسطحات واسعة).
تعريف الحرارة النوعية للتبخر
- هي كمية الحرارة التي يمتصها جرام واحد من السائل ليتحول إلى بخار عند درجة الغليان.
- وحدة الحرارة النوعية للتبخر cal/g أو J/g
تعريف حرارة التبخر المولية ΔHvap او ΔHv
هي كمية الحرارة اللازمة لتحويل مول من السائل إلى مول من البخار عند درجة غليان السائل ( وحدة حرارة التبخر المولية cal/mol و J/mol)
- حرارة تبخير الماء 40kJ/mol وهذا يعني اننا نحتاج إلى طاقة مقدارها 40kJ/mol لتحويل مول واحد من الماء السائل عند 100Co إلى بخار ماء.
تزداد حرارة التبخير بازدياد التجاذب بين جزيئات السائل.
(1) كلما زاد الوزن الجزيئي يزداد التجاذب بين الجزيئات وبذلك تزداد حرارة التبخير.
ويمكن توضيح ذلك من خلال الأمثلة التـالـيـة حـيث ترتب حـرارة التـبـخـيـر حسب الزيادة في الوزن الجزيئي كما يلي :
بالنسبة للهيدروكربونات : C3H8 > C2H6 > CH4.
بالنسبة لهيدريدات عناصر المجموعة SbH3 > AsH3 > PH3 :5A
بالنسبة لهيدريدات عناصر المجموعة H2Te > H2Se > H2S :6A
(2) التجاذب بين الجزيئات القطبية أكبر من غير القطبية وبذلك تزداد حرارة التبخير ، لذا نلاحظ ان حرار تبخير H2O اكبر من C2H6
(3) وجود الروابط الهيدروجينية بين جزيئات السائل يزيد من قوى التجاذب بين الجزيئات ، وبذلك تزداد حرارة التبخير.
أسئلة هامة على تبخر السوائل
(1) أيهما يتبخر بشكل أسرع الكحول الميثيلي CH3OH أم مركب إيثيلين جلايكول CH2OHCH2OH . ولماذا؟
مركب الكحول الميثيلي هو الأسرع تبخراً وذلك لأن عدد الروابط الهيدروجينية في مركب إيثيلين جلايكول أكثر.
(2) حرارة تبخير الماء أعلى من حرارة تبخير الايثر ، ومع ذلك فإنه إذا سكب الايثر على اليد نشعر بالبرودة بشكل أكبر مما لو سكب الماء؟ فلماذا؟
السبب أن الماء يحتوي بين جزيئاته على روابط هيدروجينية بينما الايثر لا يحتوي على روابط هيدروجينية، ولذلك قوى التجاذب بين جزيئات الايثر أقل ، وبذلك فإن سرعة تبخر الايثر أعلى من سرعة تبخر الماء وبالتالي سوف يسحب حرارة من أجسامنا فنشعر بالبرد بشكل أكبر .
- تلاحظ من الجدول السابق أنه بازدياد حرارة التبخير تزداد درجة الغليان
قانون الحرارة النوعية للتبخير
مثال: احسب الحرارة النوعية للتبخير ، إذا كانـت حرارة التبخير AHvap للماء تساوي 9.71kcal / mol؟
الحل:
