ضغط البخار: الأساسيات والأمثلة
ما هو ضغط البخار
ضغط البخار هو الضغط الذي يبذله البخار في حالة اتزان مع طوره السائل أو الصلب عند درجة حرارة معينة. ويشير إلى مدى سهولة انتقال المادة من سائل إلى غاز.
العوامل المؤثرة في ضغط البخار
درجة الحرارة
مع ارتفاع درجة الحرارة، يرتفع ضغط البخار لأن المزيد من الجزيئات لديها الطاقة اللازمة للهروب من الطور السائل.
القوى بين الجزيئية
تؤدي القوى بين الجزيئية الأقوى إلى انخفاض ضغط البخار، حيث تتطلب الجزيئات طاقة أكبر للتبخير.
طبيعة المادة
تختلف الضغوط البخارية للمواد المختلفة باختلاف تركيبها الجزيئي وترابطها.
قياس ضغط البخار
- الطريقةالمانومترية: يُستخدم وعاء مغلق بسائل، ويُقاس ضغط البخار باستخدام مانومتر بعد وصول النظام إلى حالة التوازن.
- الطريقةالديناميكية: تتم مراقبة التغيرات في حجم السائل أو وزنه بمرور الوقت لحساب ضغط البخار.
- طريقةالتسرب: تقيس معدل تسرب جزيئات الغاز من خلال ثقب صغير، مما يساعد على حساب ضغط البخار.
- معادلة كلاوزيوس-كلاوس-كلابيرون: تُستخدم لحساب ضغط البخار عند درجات حرارة مختلفة.
أهمية قياس ضغط البخار
قياس ضغط البخار ضروري في مختلف المجالات، بما في ذلك:
- التنبؤ بالطقس: يُستخدم ضغط البخار لتحديد الرطوبة والتنبؤ بأنماط الطقس.
- العمليات الصناعية: يساعد في التقطير والتبخير والعمليات الأخرى التي تنطوي على انتقالات الطور.
- الهندسة الكيميائية: يلعب دورًا في تصميم المعدات مثل المبادلات الحرارية والمفاعلات والمبخرات.
- المستحضرات الصيدلانية: تعتبر قياسات ضغط البخار مهمة لاستقرار وتخزين المركبات المتطايرة.
أمثلة على ضغط البخار
الماء
عند درجة حرارة 25 درجة مئوية، يبلغ ضغط بخار الماء حوالي 23.8 ملم زئبق، مما يشير إلى تطاير معتدل.
الأسيتون
يُظهر الأسيتون ضغط بخار أعلى من الماء عند نفس درجة الحرارة، مما يجعله أكثر تطايراً.
الزئبق
يتميز الزئبق بضغط بخار منخفض للغاية، مما يعكس روابطه المعدنية القوية وميله المنخفض للتبخر.
جدول ضغط البخار
فيما يلي جدول بقيم الضغط البخاري لمختلف المواد عند درجات حرارة مختلفة. يشير ضغط البخار إلى الضغط الذي يبذله البخار عندما يكون في حالة اتزان مع طوره السائل (أو الصلب) عند درجة حرارة معينة.
|
المادة |
ضغط البخار عند 20 درجة مئوية (مم زئبق) |
ضغط البخار عند 100 درجة مئوية (مم زئبق) |
|
ماء |
17.5 |
760 |
|
الإيثانول |
44.6 |
400 |
|
الأسيتون |
180 |
760 |
|
الميثانول |
95.3 |
1300 |
|
بنزين |
75.1 |
450 |
|
ثنائي إيثيل الأثير |
430 |
5800 |
|
زئبق |
0.0012 |
0.2 |
|
الهكسان |
150 |
450 |
|
التولوين |
22.3 |
230 |
|
الكلوروفورم |
160 |
500 |
لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعةStanford Advanced Materials (SAM).
الأسئلة المتداولة
ما هو ضغط البخار؟
ضغط البخار هو الضغط الذي يمارسه البخار عندما يكون في حالة اتزان مع شكله السائل أو الصلب.
كيف تؤثر درجة الحرارة على ضغط البخار؟
تؤدي زيادة درجة الحرارة عمومًا إلى زيادة ضغط البخار حيث يكتسب المزيد من الجزيئات الطاقة اللازمة للتبخير.
لماذا يكون ضغط بخار الماء أقل من ضغط بخار الأسيتون؟
للماء روابط هيدروجينية أقوى، مما يتطلب طاقة أكبر للتبخير مقارنةً بالأسيتون.
هل يمكن أن يتنبأ ضغط البخار بتطاير المادة؟
نعم، يشير ارتفاع ضغط البخار إلى تطاير أعلى وميل أكبر للتبخر.
ما أهمية ضغط البخار في التنبؤ بالطقس؟
يساهم ضغط البخار في مستويات الرطوبة، مما يؤثر على أنماط الطقس وهطول الأمطار.
