التمييز بين حرارة الذوبان وحرارة التبخر

الاختلافات الرئيسية بين حرارة الذوبان وحرارة التبخر

تعتبر كل من حرارة الذوبان وحرارة التبخر مؤشرات على درجات الحرارة التي تشهد فيها المادة تحولات في حالاتها الفيزيائية. الحالات الفيزيائية للمادة تشمل الصلابة، السيولة، والغازية. يوضح الجدول التالي أهم الفروق الجوهرية بين حرارة الذوبان وحرارة التبخر:

دراسة حالة: حرارة الذوبان وحرارة التبخر للماء

لتوضيح التمييز بين حرارة الذوبان وحرارة التبخر بشكل أعمق، سندرس حرارة الذوبان وحرارة التبخر للماء. عندما تكون درجة حرارة الماء أقل من 0 درجة مئوية، يكون الماء في الحالة الصلبة المعروفة بالجليد. عند إضافة الطاقة (الحرارة) إلى الجليد حتى تصل درجة الحرارة إلى 0 درجة مئوية (وهي حرارة انصهار الجليد)، يبدأ الجليد في التحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.

عند هذه الدرجة، ومع استمرار إضافة الحرارة، سيكون الماء موجودًا في كلتا الحالتين الصلبة والسائلة في نفس الوقت حتى يذوب الجليد بالكامل. بعد ذوبان الجليد بالكامل، ستبدأ الحرارة المضافة في رفع درجة حرارة الماء فوق 0 درجة مئوية.

أما بالنسبة لحرارة التبخر، ففي حالة الاستمرار في إضافة الحرارة إلى الماء وهو في حالته السائلة، سترتفع درجة حرارته حتى تصل إلى 100 درجة مئوية (وهي درجة غليان الماء). وعند هذه النقطة، يبدأ الماء في الغليان والتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. ستبقى درجة حرارة الماء ثابتة عند 100 درجة مئوية بغض النظر عن كمية الحرارة المضافة، ولكن بعد تحول كل الماء الموجود إلى الحالة الغازية التي تسمى بخار الماء، ستقوم الحرارة المضافة برفع درجة حرارة بخار الماء إلى ما فوق 100 درجة مئوية.

توضيح مفهوم حرارة الذوبان وحرارة التبخر

تعرف حرارة الذوبان بأنها “درجة الحرارة التي تبدأ عندها المادة بالتحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة تحت ضغط معين، ويمكن للمادة أن توجد في الحالتين معًا عند هذه الدرجة”. عندما تكون المادة في الحالة الصلبة، تكون الجزيئات متراصة بإحكام في ترتيب منتظم، وتقتصر حركة الجزيئات في المادة على حركة اهتزازية حول نقطة ثابتة.

عند تسخين مادة صلبة، تبدأ جزيئاتها بالاهتزاز بسرعة أكبر، حيث تمتص الطاقة الحرارية وتحولها إلى طاقة حركية. في النهاية، يبدأ تنظيم الجزيئات داخل الهيكل الصلب للمادة بالانهيار وتبدأ المادة في الذوبان. عند نقطة الذوبان، تتغلب قوى الاهتزاز لجزيئات المادة على قوى الجذب التي تحافظ على ترتيب هذه الجزيئات دون حركة.

أما بالنسبة لحرارة التبخر، فتعرف بأنها “درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط بخار السائل مساوياً للضغط الجوي المحيط بالسائل، وتبدأ عندها المادة بالتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية عند قيمة الضغط المحدد، ويمكن للمادة التواجد في الحالتين معًا عند هذه الدرجة”. تسمى نقطة الغليان عند ضغط جوي يعادل 1 بار بنقطة الغليان القياسية.

كما ذكرنا سابقًا، تكون جزيئات المادة في الحالة الصلبة متراصة بإحكام في ترتيب منتظم. عندما تتحول إلى الحالة السائلة، تتغلب قوى اهتزاز الجزيئات على قوى الترابط فيما بينها وتفقد متانتها لتتحول من الحالة الصلبة إلى السائلة. عند إضافة الحرارة إلى السائل، تزداد الطاقة الحركية لجزيئاته بشكل كبير، ويزداد معدل التبخر مع تزايد عدد الجزيئات القادرة على الهروب من سطح السائل. في النهاية، يتم الوصول إلى نقطة يبدأ عندها السائل بالغليان.

عندما تتحول المادة من الحالة السائلة إلى الغازية، تبدأ جزيئاتها في اكتساب طاقة حركية أعلى تتسبب في اهتزاز الجزيئات بشكل كبير جدًا. ينتج عن هذا الأمر تباعد الجزيئات عن بعضها البعض بشكل أكبر وتفقد قوى الترابط المتبقية فيما بينها، مما يمكنها من مغادرة سطح السائل لتختلط بجزيئات الهواء المحيط بها.

المصادر والمراجع

• Nipun (31/8/2015),”Difference Between Boiling Point and Melting Point”,Pediaa, Retrieved 6/1/2022. Edited.
• “Melting Point”,Lumen Learning, Retrieved 6/1/2022. Edited.
• Ira Levine (1/4/2018),”Boiling point”,Access Science, Retrieved 6/1/2022. Edited.