11.7 : انتقالات المرحلة: التبخير والتكثيف

في سائل معين،عندما تتغلب الحركات الحرارية للجزيئات على القوى البين جزيئية التي تحافظ على تماسكها،تتحرر الجزيئات وتدخل حالة الغازية. هذا التحول من السائل إلى الغاز يُعرف بالتبخّر،ويمكن أن يحدث في حالتين:هما عدم الغليان أو الغليان. في حالة عدم الغليان،يحدث التبخّر فقط على السطح،وعند درجة حرارة أقل من نقطة غليان السائل.

وهذا يسمى التبخر السطحي ويحدث دون تشكل فقاعات التبخر في كتلة السائل. وعلى العكس،إذا حدث التبخّر عند نقطة غليان السائل تتشكل فقاعات التبخّر في كتلة السائل،وتسمى العملية الغليان. الغليان ليس ظاهرة سطحية ويحدث عند كل النقاط داخل السائل.

التبخّر عملية امتصاص تعتمد على درجة الحرارة:وكلما ازداد تزويد الحرارة،ارتفع معدل التبخّر. كمية الطاقة اللازمة لتبخير مول واحد من سائل ما تسمى حرارة التبخر المولية أو المحتوى الحراري المولاري للتبخّر. ولأن التبخّر عملية امتصاص للحرارة،فإن سعته الحرارية دائمًا تكون موجبة.

تؤثر القوى البين جزيئية في المحتوي الحراري المولاري للتبخّر. على سبيل المثال،نظرًا للشبكة القوية من الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء،يحتاج مول واحد من الماء إلى كمية كبيرة من الطاقة الحرارية قرابة 40.65 كيلو جول لتحويله إلى بخار ماء. وبالمقارنة،فإن القوى الأضعف،التي تربط بين جزيئين ثنائي القطب،في الأسيتون يمكن التغلب عليها بـ 31.3 كيلو جول لكل مول من الطاقة الحرارية.

أما عكس التبخّر،وهو التحول من الغاز إلى السائل،فيسمى التكثيف. عندما تتصادم جزيئات الغاز مع أسطح سائلة أو صلبة أبرد منها،فإنها تفقد الحرارة. تتسبب التصادمات العديدة بفقدان كميات كبيرة من الحرارة،وفي النهاية تتكثف الجزيئات.

فالتكثيف إذًا عملية طاردة للحرارة. ورغم أن المحتوى الحراري للتكثيف سالب،إلّا أنه يساوي في المقدار المحتوى الحراري للتبخر. عندما يحدث التحولان المتضادان التبخّر والتكثيف داخل نظام مغلق،يصل النظام إلى حالة من التوازن الديناميكي تسمى توازن السائل وبخاره.