نقطة الغليان والضغط: ماذا وكيف والعلاقة والتأثيرات والحقائق التفصيلية


تتناول هذه المقالة العلاقة بين درجة الغليان والضغط. هناك اعتقاد خاطئ بأن درجة الغليان مرتبطة بدرجة الحرارة فقط. ولكن في المقام الأول ، فإن الضغط هو المسؤول عن حدوث الغليان.

يبدأ غليان السائل عندما يبدأ ضغط بخار السائل في ملامسة قيمة الضغط المحيط أو المحيط. الضغط الذي يحدث عنده الغليان يسمى ضغط التشبع. يستمر ضغط السائل في الزيادة مع زيادة درجة الحرارة. سنقوم بدراسة المزيد عن هذه العلاقة في هذه المقالة.

ما هو الضغط الجزئي؟

بكلمات بسيطة جزئية الضغط يُعرَّف بأنه الضغط الذي يمارسه نوع معين من الجزيئات السائلة في الخليط.

هذا الضغط هو نفس الضغط الذي يجب أن تمارسه جزيئات السائل إذا كانت هذه هي الجزيئات الوحيدة التي تشغل الحجم الكامل. يدخل مصطلح الضغط الجزئي حيز التنفيذ عندما يكون هناك أكثر من نوع واحد من الجزيئات السائلة الموجودة في النظام.

ما هو ضغط البخار؟

ضغط البخار هو الضغط الذي تمارسه جزيئات السائل عندما تكون على وشك التحول إلى جزيئات غازية.

يزداد ضغط البخار مع زيادة درجة الحرارة. يبدأ سطح السائل بالغليان عندما يكون ضغط بخار السطح مساويًا للضغط المحيط. يمارس الغلاف الجوي بعض الضغط على السائل ، عندما يتم الوصول إلى هذه القيمة من الضغط الجوي عن طريق ضغط البخار ، يبدأ الغليان في الحدوث. 

كيف يؤثر الضغط على نقطة الغليان؟

الضغط ، كما نوقش أعلاه ، هو أحد أهم العوامل التي تؤثر بشكل مباشر على درجة غليان أي سائل.

بالنسبة للمحيط ، إذا كان الضغط المحيط مرتفعًا جدًا ، فسوف يستغرق الأمر مزيدًا من الوقت والمزيد من الحرارة حتى يصل السائل إلى قيمة الضغط المحيط ، وبالتالي ستكون نقطة غليان السائل أكثر. عندما يكون الضغط المحيط منخفضًا ، سيصل السائل قريبًا إلى قيمة الضغط المحيط. في هذه الحالة ، ستكون نقطة الغليان أقل مقارنة بنقطة الغليان في المناطق المحيطة ذات الضغط العالي.

العلاقة بين نقطة الغليان والضغط

الآن لدينا رؤية واضحة لكيفية تأثير الضغط على قيمة نقطة الغليان. العامل الرئيسي الذي يؤثر على درجة الغليان هو الضغط الجوي. (على الرغم من أن درجة الحرارة تلعب أيضًا دورًا نشطًا)

سنركز مناقشتنا على العلاقة بين الضغط ونقطة الغليان فقط. دعنا نفترض أن معدل نقل الحرارة ثابت. بهذه الطريقة سوف تسخن جزيئات السائل ببطء مما يؤدي إلى زيادة ضغط البخار. عندما يلامس البخار الضغط المحيط ، يبدأ السائل في الغليان.

نقطة الغليان والضغط
الصورة: الغليان

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

نقطة الغليان ومعادلة الضغط

المعادلة التي ترسم العلاقة بين نقطة الغليان والضغط تسمى عدديا بمعادلة كلاوزيوس وكلابيرون.

ترد معادلة كلاوزيوس وكلابيرون أدناه-

هل تزداد نقطة الغليان مع الضغط؟

عندما يزداد ضغط المحيط ، تزداد نقطة الغليان أيضًا ولكن حتى النقطة الحرجة فقط.

إنها النقطة التي يتم فيها عرض خصائص كل من المرحلتين ، أي السائل والغازات ، بواسطة المادة. سنناقش المزيد حول النقطة الحرجة في أقسام لاحقة من هذه المقالة. أيضا ، يمكننا أن نلاحظ هذا حقيقة أن الغليان تنخفض نقطة السائل عندما ينخفض ​​الضغط حتى يتم الوصول إلى النقطة الثلاثية.

كيف تزيد درجة الغليان مع الضغط؟

يمكن تعريف نقطة الغليان على أنها قيمة درجة الحرارة التي يصبح عندها ضغط بخار السائل مساويًا للضغط المحيط. تعتمد قيمة درجة الحرارة هذه على الضغط المحيط.

إذا كان الضغط المحيط أكبر ، فسيستغرق ضغط بخار السائل وقتًا أطول للوصول إلى قيمة الضغط المحيط. يزود مصدر الحرارة السائل بالحرارة باستمرار لزيادة ضغطه. عندما يكون الضغط في الخارج أكثر ، فإن وقت الغليان سيكون أيضًا أكثر.

كيف يغلي الماء عند ضغط منخفض؟

عند الضغط المنخفض ، يبدأ الماء بالغليان في وقت قصير جدًا. وذلك لأن الوقت اللازم لوصول ضغط البخار إلى قيمة الضغط المحيط أقل.

ومن الأمثلة البارزة على ذلك أن الطعام يتم طهيه بسرعة كبيرة على الجبال. هذا لأن الضغط المحيط أقل بكثير مقارنة بالضغط على مستوى سطح البحر. يستغرق السائل وقتًا أطول ليغلي عندما يكون عند مستوى سطح البحر. 

هل يغلي الماء بشكل أسرع عند الضغط العالي أم المنخفض؟

لقد ناقشنا بصرامة حول تأثير الضغط على نقطة الغليان. لقد أوضح لنا تمامًا أن الماء سيبدأ في الغليان بشكل أسرع عند ضغوط منخفضة.

السبب هو نفسه كما نوقش أعلاه. أي أن الوقت اللازم لوصول ضغط البخار إلى قيمة الضغط المحيط يكون أقل. يبدأ الماء بالغليان عندما يصل ضغط البخار إلى قيمة الضغط المحيط.

العوامل المؤثرة على درجة الغليان

لقد ناقشنا الكثير من الأشياء حول ما يؤثر على درجة الغليان. دعونا نحصل على عرض أكثر تفصيلاً لهذه العوامل.

العوامل التي تؤثر على درجة الغليان موضحة أدناه-

  • درجة الحرارة- درجة الحرارة هي المسؤولة عن زيادة أو تقليل ضغط بخار السائل. عندما تكون درجة الحرارة عالية ، يزداد ضغط البخار وبالمثل ، عندما يكون الضغط منخفضًا ، ينخفض ​​ضغط البخار.
  • ضغط البخار- عندما يصل ضغط البخار إلى قيمة الضغط المحيط ، يبدأ السائل بالغليان. يسمى الضغط الذي يمارسه السائل عندما يكون على وشك تغيير مرحلته بمرحلة البخار.  
  • الضغط الجوي- كما يوحي الاسم ، فإن الضغط الجوي هو الضغط الذي يمارسه الغلاف الجوي. يلعب الضغط الجوي دورًا مهمًا للغاية في تحديد درجة غليان المادة. إذا كان الضغط الذي يمارسه الغلاف الجوي أقل ، فستكون نقطة الغليان أيضًا أقل ، ومن ناحية أخرى ستكون نقطة الغليان أكثر إذا كان الضغط الذي يمارسه الغلاف الجوي أكبر.

ما هي النقطة الحرجة؟

ببساطة ، النقطة الحرجة للمادة هي تلك النقطة التي تكون فيها خصائص السائل مثل الكثافة ودرجة الحرارة والضغط وما إلى ذلك مساوية لخصائص حالتها الغازية.

يمكن أن يقال هذا على أنه حالة توازن حيث توجد المادة في كل من المرحلة السائلة والغازية. تظهر الجزيئات خصائص كل من السوائل والغازات في نفس الوقت.

ماذا يحدث في نقطة حرجة؟

عندما ترتفع درجة حرارة السائل ، تنخفض كثافة السائل وتبدأ كثافة الغاز في نفس الوقت في الزيادة.

عندما تتساوى كثافات كل من السائل والغاز ، تسمى النقطة المعينة كنقطة حرجة. هنا يتم عرض كل من خصائص المرحلة الغازية والسائلة بواسطة المادة.

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