الضغط الجوي ودرجة الغليان

تلكَ الفقاعاتُ العجيبة!.. تمعَّنها قليلاً.. نعم هي تلكَ الناتجةُ عن غَليانِ السائِل، لحظة!! ما هو الغليان؟! سؤالٌ يطرحُ نفسَه بقَدرٍ كافٍ لنُكمِل القراءةَ سُطوراً أخرى

88- الضغط الجوي ودرجة الغليان
--------

تلكَ الفقاعاتُ العجيبة!.. تمعَّنها قليلاً.. نعم هي تلكَ الناتجةُ عن غَليانِ السائِل، لحظة!! ما هو الغليان؟! سؤالٌ يطرحُ نفسَه بقَدرٍ كافٍ لنُكمِل القراءةَ سُطوراً أخرى..

جرّب أن تُسخّنَ قِدراً من الماء، ماذا تلاِحظ؟
يبدأُ البخار بالتّشكل واضحاً مُذ تصِل الحرارة حدّاً متوسطاً؛ ولكن لم نشاهِد فقاعاتٍ تظهرُ على السّطح حتى الآن، لمَ؟!
يبدأُ السائِل بالتبخّر عندَ حدودٍ متوسّطة من الحرارة بقدرٍ متناسبٍ معها، ولكن عندما يصلُ السائلُ حرارةً معيّنة تبدأ جزيئاتُه كليّاً بالتباعد و تشكل الفقاعات لتُخرِج ما بحوزتها من بخار، ذلكَ يسمّى درجة الغليان حيث تبدأ جزيئات السائل بالتّباعد و التبخر كُلّها دونَ حصرٍ..

اِئْتِ بمقياسِ حرارةٍ و ضعه، انتظر حتّى يتبخّر كل ما في القِدر ومن هنا نُعرّف درجة الغليان مباشرةً على أنّها درجَةُ الحرارةِ القُصوى التي يصلُها السائِل قبلَ أن يتبخّر كُليّاً..
حسناً لكن هل درجة الغليان ثابتة دوماً؟ لم لا تبحث عن إجابة لهذا السؤال قبل إكمال قراءة المقال؟ :)

ليست درجة الغليان ثابتة دائما؛ فكلّ ما يحيط بالسائِل من عوامل فيزيائية (كالضغط) و كيميائية (كالمواد المنحلّة) كفيلةٌ بالتحكم بمقدار درجة الغليان، سندرسُ الآن تأثير الضغطِ على غليانِ السوائِل (الماءُ مثالاً وليس حصراً)..
إن درجة غليان الماء في الحالة العادية هي °100C، متى؟!
ذلك حصراً إذا انطبقت الشّروط الأساسية كأن يكون الضغط الجوي مساوياً 1atm..

من هنا نجد أنه إذا تغير الضغط المؤثر على سطح السائِل؛ تغيرت درجةُ غليانِه و ذلك لتغيّر شدّة القوّة المؤثرة على سطح السائل، لذاك سيتغيّر المقدار الحراري اللازم ليتغلّب به الضغط الناشئ نحو الأعلى من القوة المحرّكة لجزيئات البخار والمقدارُ هذا هو درجة الغليان...

ثمّ نجدُ بعد الحسابات وفقاً للمقال السابق أن درجة الغليان عند ارتفاع 000 10 متر ستكون °90C وفي طناجر
الضّغط ستجدُها °120C، ذلك لأن الضغط الجوي عند ذاك الارتفاع يصبح حوالي 0.7 atm أمّا في طناجِر الضغط فيكون هناك صمّاماً مخصّصاً لمنع الغاز من الخروج ويولّد بذلك ضغطاً يصل إلى 2atm كما أنه عندما يتخطّى ضغطُ البخار الداخلي للسائل الحدّ هذا يبدأُ بالسّماح بخروج الغاز تجنباً لانفجار القِدر..
تستخدم هذه الأنواع من القدور لطهي الأطعمة التي تحتاج درجاتٍ عاليةٍ من الحرارة، فحتى لو طهيناها بماءٍ مغلِي عند الضغط العادي 1atm لأخذت وقتاً أطولَ..

نلخّص العلاقةَ بين الضّغط ودرجة الغليان في الصيغة الآتية:
الغليانُ هو درجة الحرارة التي يُصبح عندها الضّغط الدّاخلي لبخار السائل (أي القوّة الناتجة عن حركة جزيئات البخار والمؤثرة بسطح السائل) مساوياً للضّغط الخارجي المؤثّر على سطح السائل أو أكبر و بذلك يبدأ الغليان الكلّي و تنتشر جزيئات البخار بحركة عشوائية بين جزيئات الهواء...

مهما يكن فجدير بالذّكر لنا القولُ: أنّ درجة الغليان ليسَ بالضرورةِ أن تكونَ عاليةً، فعديدٌ من المركّبات تغلي عند درجات حرارة تحت الصّفر (يمكنك البحث في ذلك)..

في الأخير، نشجّعكم دوماً على البحث فهو دائما الوسيلة الأقرب للفهم..

إعداد: آلان ياسر شلغين.

المصادر:
https://goo.gl/v3kI0L