نقطة الغليان والضغط الجوي: ماذا وكيف والعلاقة والحقائق


تتناول هذه المقالة العلاقة بين درجة الغليان والضغط الجوي. لدينا جميعًا هذا المفهوم الخاطئ بأن درجة غليان السائل تعتمد على درجة الحرارة. هذا ليس صحيحا.

تلعب درجة الحرارة دورًا مهمًا في الغليان ولكن هناك عامل آخر مسؤول عن حدوث الغليان. هذا هو ضغط البخار. عندما يصل ضغط البخار هذا إلى قيمة الضغط الجوي خارج النظام ، يبدأ السائل بالغليان.

ما هو ضغط البخار؟

ضغط البخار هو قيمة الضغط الذي يمارسه سطح السائل عندما يكون على وشك تغيير حالته إلى غازي.

يتم زيادة درجة الحرارة لجعل ضغط البخار يصل إلى قيمة ضغط المحيط. كلما زادت درجة الحرارة ، يزداد ضغط السائل أيضًا. يسمى هذا القانون بقانون جاي لوساك في الديناميكا الحرارية.

صورة ائتمانات: المستخدم: ماركوس شفايسKochendes wasser02CC BY-SA 3.0

حدد نقطة الغليان باستخدام الضغط الجوي وضغط البخار

لقد رأينا جميعا غليان الماء على الأقل مرة واحدة في حياتنا. إنها النقطة التي تتحول فيها المرحلة السائلة لمادة ما إلى طور غازي.

عندما يحدث هذا ، سيكون للضغط المحيط وضغط بخار السائل نفس القيم. لتحقيق هذه المساواة ، يتم زيادة درجة حرارة السائل بشكل مستمر. مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد الضغط أيضًا. يلاحظ الغليان عن طريق ارتفاع قطرات السائل.

هل تعتمد درجة الغليان على الضغط الجوي؟

قطعا نعم. كما ناقشنا أن ضغط البخار عندما يصل إلى قيمة الضغط الجوي ، يحدث الغليان.

إذا كانت قيمة الضغط الجوي نفسها أقل ، فسيستغرق ضغط البخار مقدارًا أقل من الوقت ليلامس قيمة الضغط الجوي. بهذه الطريقة ستكون نقطة الغليان أقل مقارنة بالأماكن التي يكون فيها الضغط المحيط أكبر.

تأثير الضغط الجوي على درجة الغليان

لقد ناقشنا بوضوح في القسم أعلاه فيما يتعلق بتأثيرات الضغط الجوي على درجة غليان المادة.

باختصار ، يمكننا القول أن الضغط الجوي والغليان يعتمدان بشكل مباشر على بعضهما البعض ، إذا تغير أحدهما ، يتغير الآخر أيضًا. كلاهما يتناسب طرديًا مع بعضهما البعض أي أنه إذا زادت كمية واحدة ، فستزداد كمية أخرى أيضًا. إذا بدأ السائل في الغليان بشكل أسرع من المؤكد أن الضغط الجوي في الخارج سيكون منخفضًا أيضًا.

كيفية زيادة الضغط الجوي؟

يعتمد الضغط الجوي بشكل أساسي على الجاذبية. بسبب الجاذبية ، تنجذب الجزيئات إلى السطح.

لذلك سيكون الضغط الجوي أكثر حيث يكون تأثير الجاذبية أكبر. بعبارة بسيطة ، الأماكن الأقرب إلى سطح الأرض (مستوى سطح البحر) ، سيكون لتلك الأماكن ضغط جوي أكبر من تلك التي بها ارتفاع أكبر.

لماذا تختلف درجة الغليان مع الضغط الجوي؟

لقد ناقشنا كثيرًا حتى الآن حول تأثير الضغط الجوي على نقطة الغليان في الأقسام الأولى من هذه المقالة. كلاهما مرتبط بشكل مباشر ببعضهما البعض وتعتمد نقطة الغليان على قيمة الضغط الجوي خارج النظام.

هذا لأنه عندما يبدأ ضغط البخار على سطح السائل في الارتفاع ويقترب من قيمة الضغط الجوي ، يبدأ الغليان في الحدوث. إذا كانت قيمة الضغط الجوي منخفضة ، فسيبدأ السائل في الغليان بسهولة شديدة وسرعان ما يبدأ.

كيف الضغط الجوي والارتفاع يؤثران على نقطة الغليان؟

الجاذبية. الجاذبية هي السبب الرئيسي وراء الحلقة الكاملة من اعتماد نقطة الغليان على الارتفاع والضغط الجوي.

تكون الجاذبية أكثر على سطح الأرض وتنخفض قليلاً كلما نرتفع. بسبب الجاذبية ، تتراكم الجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي بالقرب من السطح وتنتشر قليلاً في الارتفاعات الأعلى. نحن نعلم التأثير المباشر للضغط الجوي والارتفاعات العالية على نقطة غليان المادة.

معادلة نقطة الغليان والضغط الجوي

تعطينا معادلة كلاوزيوس كلابيرون علاقة رياضية مباشرة بين الغلاف الجوي الضغط ودرجة الغليان.

باستخدام هذه المعادلة ، يمكن لأي شخص العثور على قيم نقطة الغليان لضغط بخار مختلف إذا تم إعطاء قيمة نقطة الغليان فقط مع درجة الحرارة المقابلة لها. يتم إعطاء المعادلة على النحو التالي:

أين سيغلي الماء بشكل أسرع ، على السطح أم على قمة التل؟

بعد مناقشة العديد من النقاط المتعلقة بتأثير الضغط الجوي والارتفاع عند نقطة الغليان ، يمكننا الآن الإجابة على هذا السؤال بسهولة.

على مستوى السطح ، يكون الضغط الجوي أعلى وعند قمة التل يكون الضغط الجوي أقل. لذلك من الآمن أن نقول إن الماء سيغلي أسرع عند قمة التل بسبب الضغط الجوي المنخفض. سيستغرق الأمر وقتًا أقل حتى يصل ضغط بخار الماء إلى قيمة مساوية للضغط الجوي.

ما هو التجويف؟

التجويف مرتبط بالغليان. يحدث داخل سائل عندما يصبح ضغط البخار المحلي أقل من ضغط البخار بسرعة كبيرة.

التجويف هو الغليان الموضعي للجزيئات السائلة التي يمكن ملاحظتها بواسطة الفقاعات والفراغات المتكونة في السائل. التجويف غير مرغوب فيه لأنه يضر بالمكونات الميكانيكية المستخدمة في الماكينة.

ما هي معادلة برنولي؟

تُعطى معادلة برنولي للسوائل غير القابلة للضغط التي تتدفق في تدفق انسيابي. تخبرنا هذه المعادلة أنه بالنسبة للسائل الذي يتحرك في تدفق خط التدفق ، فإن جزيئات السائل سيكون لها طاقة ثابتة طوال الوقت.

بكلمات بسيطة ، تخبرنا معادلة برنولي أن: الضغط الساكن + العرض الديناميكي = الضغط الكلي.

ماذا يحدث للضغط الجوي ونحن نتحرك صعودا؟

بينما نتحرك صعودًا ، يصبح تأثير الجاذبية أقل. ومن ثم ، فإن الجزيئات الموجودة في الهواء تتناثر وتتراكم بشكل غير محكم.

نتيجة لهذا ، تنخفض قيمة الضغط الجوي. عندما نقول هذا ، فإن درجة غليان مادة ما تتأثر بشكل مباشر. بسبب الضغط الجوي المنخفض ، ستنخفض أيضًا نقطة غليان المادة.

ما هي درجة غليان الماء عند الضغط القياسي؟

في الظروف الجوية القياسية ، يعتبر الضغط الجوي 1 atm أو 1.01 x 10 ^ 5 Pa.

في هذه المرحلة ، سيغلي الماء عند درجة حرارة 100 مئوية أو 212 درجة فهرنهايت. يمكن إجراء تحويلات الوحدات باستخدام صيغ التحويل الخاصة بكل منها. في كلفن ، درجة حرارة نقطة الغليان هو 373.15 كلفن.

ابهيشيك

مرحباً .... أنا أبهيشيك خامبهاتا ، لقد تابعت درجة البكالوريوس في الهندسة الميكانيكية. طوال أربع سنوات من عملي في الهندسة ، قمت بتصميم وطيران طائرات بدون طيار. موطن قوتي هو ميكانيكا الموائع والهندسة الحرارية. استند مشروعي في السنة الرابعة إلى تحسين أداء المركبات الجوية غير المأهولة باستخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية. أود التواصل مع الأشخاص ذوي التفكير المماثل.

آخر المقالات