كيف يكون بخار الماء

كيف يكون بخار الماء

يتكون بحار الماء خلال عمليتين فيزيائيتين، وهما إما عملية التبخر أو عملية التسامي، ولكن يجب الإشارة إلا أنه لا يمكن أن يتم رؤية بخار الماء في الأفق، وذلك على عكس الضباب والغيوم، والتي تتكون عن طريق جزيئات ماء سائل معلق في الهواء، وسنحاول عرض عمليات تكوين بخار الماء بشكل من التوضيح فيم يلي.

عملية التبخر

عملية التبخر هي عملية تحويل الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، وذلك وبحيث ما نشرته جامعة ميتشغان التكنولوجية فعملية التبخر هي العملية المسؤولة عن انتقال الماء من الأرض والمسطحات المائية وصولاً إلى الغلاف الجوي، فتلك العملية تحدث عندما يتم تسخين الماء حتى يصل غلى درجة التبخر، فيبدأ الماء في التبخر، والذي يحدث نتيجة اتساع المسافات البينية الموجودة بين جزيئات الماء بشكل كبير.

• كما تعد عملية التبخر إحدى شكلي عملية التبخير، والتي تحدث نتيجة عملية التبخر أو عملية الغلي، وحتى تتمكن من إحداث عملية التبخر يجب أن يتوفر مصدر درجة حرارة عالية، كما وتحدث في حالات التوتر السطحي الأقل على الماء، ويعد التوتر السطحي هو الميل المرن السائل، والذي يسمح للحشرات بالحركة على سطح الماء، كما أن هذا التوتر هو الذي يسمح بتكوين الفقاعات.

عملية التسامي

هي عملية فيزيائية يتم خلالها تحويل الماء من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة، وذلك بدون أن يمر الماء بالحالة السائلة، وترمز تلك العملية في الأغلب إلى تحويل الثلج إلى بخار الماء مباشرة في الهواء، ولكن بدون أن يذوب الماء، ويعد الثلج الجاف هو أحد الأمثلة المتوفرة على تلك العملية، والذي يتكون من غاز ثاني أكسيد الكربون المتجمد، والذي يتسامى ويتحول إلى غاز عند درجة حرارة -78.5 درجة مشوية.

• يجب الإشارة هنا إلى أن الضباب الذي يوجد في ساعات الصباح المبكرة، وفي الأوقات الباردة من السنة هو عبارة عن غاز ثاني أكسيد الكربون المتجمد، والذي يقوم بعملية التسامي، والضباب لا يتكون من ثاني أكسيد الكربون فقط، وإنما يكون خليط من ثاني أكسيد الكربون مع البرد ونسبة من الهواء الرطب، والذي نشأ عندما بدأ الثلج الجاف في الذوبان.

العوامل المؤثرة في بخار الماء

يعتمد بخار الماء في عملية تكوينه على العديد من العوامل، والتي منه كل مما يلي.

• الضغط ودرجة الحرارة: إذا كانت درجة غليان الماء هي 100 درجة مئوية، وذلك عند الضغط الواقع على مستوى سطح البحر، الأمر الذي يعني أن كلما قل الضغط سنتخفض درجة الغليان الخاصة بالماء.
• مساحة السطح المكشوف للسائل: في حالة تم وضع كميتان متساويتان من الماء في وعائين، أحدهما واسع والآخر ضيق، فإن الماء الذي يوجد في الوعاء الواسع، سيحدث له عملية تبخر بشكل اسرع من الماء في الوعاء الضيق.
• نقاء الماء: تؤثر درجة نقاء الماء بشكل كبير في عملة تبخره، فالماء العذب يتبخر بشكل أسرع من الماء المالح.
• الرطوبة: تكون العلاقة بين سرعة تبخر الماء ونسبة الرطوبة في الهواء علاقة عكسية، فكلما زادت نسبة التبخر للماء الموجود، تقل درجة الرطوبة، وذلك في حالة أنه تم تثبيت درجة الحرارة، وتثبيت سرعة الرياح، وأكبر دليل على ذلك أن عملية التبخر تحدث بشكل أكبر في الهواء الأكثر دفئاً.
• سرعة الرياح: فترتبط سرعة عملية التبخر مع سرعة الرياح، وتكون العلاقة بينهما علاقة طردية، فكلما زادت سرعة الرياح كلما زادت سرعة التبخر.

أهمية بخار الماء

لبخار الماء أهمية كبيرة في المحافظة على الغلاف الجوي، بالإضافة إلى العديد من المهام الأخرى التي يقوم بها، والتي من أبرزها ما يلي.

• يعتبر بخار الماء واحد من الطرق التي يتم فيها نقل الحرارة والطاقة من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي، ويعمل على نقل الطاقة والحرارة من مكان إلى آخر على الكوكب.
• تعمل جزيئات بخار الماء على امتصاص درجة الحرارة التي تنبعث من سطح الأرض، والموجود في الدرجة الدنيا من الغلاف الجوي.
• يعتبر بخار الماء هو المصدر الثاني للحرارة المنبعثة من سطح الأرض في طبقة الغلاف الجوي الدنيا.
• يعتبر العديد من العلماء بخار الماء هو المصدر الثاني للدفء بعد ضوء الشمس، كون بخار الماء يعمل على نقل الحرارة من داخله إلى البيئة المحيطة به عن طريق الإشعاع، فبخار الماء يعمل على إشعاع الحرارة داخله إلى البيئة المحيطة به في كل الاتجاهات.
• يعتبر بخار الماء عنصراً أساسياً في الديناميكا الحرارية للغلاف الجوي، كونه يساعد على نقل الحرارة وامتصاصها، ثم يقوم بانبعاث لها في العديد من النطاقات.
• يساعد بخار الماء في عملية تكوين السحب، والتي تعكس دور هام في توفير الأمطار، إلى جانب أنها تعمل على عكس الإشعاع الشمسي أو امتصاصه.
• يعتبر بخار الماء عنصر أساسي في دورة المياه على الأرض، والتي تشكل البيئة العامة لكوكب الأرض، وتساعد على الحياة فيه.
• يساعد بخار الماء في بعض الأحيان في عمليات توليد الطاقة، وعلى وجه الخصوص في مولدات الطاقة النووية والتي تعمل بنظام الوقود الأحفوري من غاز طبيعي ووقود وحتى الفحم.

تطبيقات بخار الماء

يتم استخدام بخار الماء في العديد من التطبيقات، والتي تتعلق بالصناعة، وسنحاول الحديث عن بعض تلك الصور فيما يلي.

استخدام البخار كسائل دافع

يمكن أن يتم استخدام بخار الماء على شكل قوة دافعة، والتي تهدف إلى تحريك التيارات السائلة والغازية في الأنابيب، ومن أشهر الأمثلة على ذلك مضخات البخار النفاثة، والتي تعمل على سحب الفراغ الموجود في أجهزة المعالجة، إلى جانب أبراج التقطير والتي تعمل على تسهيل حركة السوائل، بالإضافة إلى استخدام بخار الماء كدافع أساسي في مجففات الضغط الثانوية.

استخدام البخار في عملية الانحلال الذري

في بعض الأحيان يتم استخدام بخار الماء في عملية الانحلال الذري، وذلك حتى يتم فصل السوائل بطريقة ميكانيكية، بحيث يستخدم بخار الماء في بعض المواقد، عن طريق حقنه في الوقود، وذلك بهدف زيادة كفاءة عملية الاحتراق، بالإضافة إلى تخفيض مقدار الهيدروكربون التي يتم إنتاجها.

استخدام البخار كقوة دفع

يتم استخدام بخار الماء في توليد القوة الدافعة، والتي تتطلبها التوربينات البخارية، والتي تعد من القطع الهامة والأساسية في معدات توليد الطاقة الكهربائية الحرارية في العصر الحالي، بحيث يتم استخدام البخار المسخن في التوربينات لإيقاف تلف المعدات، والذي ينتج عن تدفق المكثفات.

• يجب الإشارة إلى أن بعض محطات الطاقة النووية تحاول الابتعاد عن استخدام بخار عالي الحرارة في معداتها، فيتم استبداله بالبخار المشبع، والذي يتميز بالضغط العالي بدلاً عنه.

استخدام البخار للتسخين

يتم استخدام بخار الماء في بعض المصانع الخاصة، والتي تعمل على معالجة المنتجات الغذائية، أو مصافي التكرير والمصانع الكيمياوية، وذلك بغرض تسخين المبادلات الحرارية والمراحل والمفاعلات، ويتم استخدام في هذا النوع من الصناعات نوع من البخار المسمى ببخار الضغط الإيجابي.

الأسئلة الشائعة

• أسماء الله الحسنى
• أذكار الصباح
• حساب العمر