Pin
Send
Share
Send


غليان هي عملية تحويل السائل بسرعة إلى حالته الغازية (بخار) ، عادة عن طريق تسخين السائل إلى درجة حرارة تسمى نقطة الغليان. غليان مادة يعرف باسم تغيير المرحلة أو المرحلة الانتقالية. كيميائيا ، تبقى المادة كما هي ، لكن حالتها المادية (أو "المرحلة") تتغير.

نقطة الغليان للمادة هي درجة الحرارة التي يمكن أن تغير حالتها من السائل إلى الغاز خلال الجزء الأكبر من السائل عند ضغط معين. تجدر الإشارة إلى أن نقطة غليان مادة حساسة لضغط المحيط. وهكذا ، على سبيل المثال ، تكون نقطة غليان الماء أقل على ارتفاع عالٍ من مستوى سطح البحر ، لأن ضغط الهواء على ارتفاعات عالية يكون أقل من مستوى سطح البحر. بناءً على هذا الفهم ، يمكن تعريف نقطة غليان المادة على أنها درجة الحرارة التي يكون فيها ضغط بخار المادة السائلة مساوياً لضغط الغازات المحيطة.

مقارنة الغليان مع التبخر

أي تغيير في الحالة من سائل إلى غاز يعتبر تبخيرًا. إذا حدث هذا التغير في الحالة تحت درجة غليان السائل ، فإنه يسمى التبخر. ومع ذلك ، فإن التبخر هو ظاهرة سطحية يمكن أن تتبخر فيها فقط تلك الجزيئات الموجودة بالقرب من واجهة الغاز / السائل. الغليان ، من ناحية أخرى ، هو عملية سائبة ، مما يعني أنه عند نقطة الغليان ، قد تتبخر الجزيئات في أي مكان في السائل ، مما يؤدي إلى تكوين فقاعات بخار في جميع أنحاء السائل.1

يتطلب إنتاج البخار الطاقة وبالتالي لا يحدث دون وجود مصدر للطاقة. يمكن أن يكون هذا المصدر سطحًا ساخنًا أو حتى السائل نفسه.

الحرارة الكامنة لتبخير

عند تسخين السائل ، سترتفع درجة حرارته حتى يصل إلى درجة غليان السائل. إذا تم توفير المزيد من الحرارة ، فإنها تتجه نحو تغيير الطور من السائل إلى الغاز ، في حين تظل درجة الحرارة ثابتة. الحرارة المطلوبة لتغيير 1 غرام من السائل إلى المرحلة الغازية (عند ضغط معين) تسمى الحرارة الكامنة لتبخير. كلمة "كامنة" مشتقة من كلمة لاتينية تعني "مخفية" ، مما يعني أنه عند نقطة الغليان ، يبدو أن الحرارة المضافة إلى السائل تختفي ، دون رفع درجة حرارة السائل.

فهم الغليان على المستوى الجزيئي

تتفاعل الجزيئات الموجودة داخل السائل مع بعضها البعض مع قوى جذابة مختلفة ، بما في ذلك ما يسمى روابط الهيدروجين و الجذب السياحي ثنائي القطب. تمثل نقطة الغليان درجة الحرارة التي تمتلك بها الجزيئات السائلة طاقة حرارية كافية للتغلب على عوامل الجذب المتعددة الجزيئية التي تربط الجزيئات بالسائل. وبالتالي فإن نقطة الغليان هي أيضًا مؤشر على قوة هذه القوى الجذابة.

نقاط غليان الماء وبعض العناصر

درجة غليان الماء 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت) تحت الضغط القياسي. بالمعنى الدقيق للكلمة ، و نقطة الغليان العادية من الماء 99.97 درجة مئوية (تحت ضغط 1 atm ، أي 101.325 كيلو باسكال). حتى عام 1982 ، كان هذا أيضا نقطة الغليان القياسية من الماء، لكن IUPAC توصي الآن بضغط قياسي يبلغ 1 بار (100 كيلو باسكال). في هذا الضغط انخفض قليلا ، و نقطة الغليان القياسية من الماء هو 99.61 درجة مئوية.

يمكن تقليل نقطة غليان الماء (أو سائل آخر) عن طريق خفض ضغط الغازات المحيطة ، مثل استخدام مضخة فراغ أو عن طريق الذهاب إلى ارتفاعات عالية. على قمة جبل إفرست ، على سبيل المثال ، يبلغ الضغط حوالي 260 م ب (26 كيلو باسكال) ، وبالتالي فإن نقطة غليان الماء تبلغ 69 درجة مئوية. على العكس ، يكون غليان الماء أعلى في طنجرة الضغط لأن هناك ضغطًا أكبر داخل الطباخ.

العنصر ذو أدنى نقطة غليان هو الهيليوم. تتعدى درجة الغليان للرينيوم والتنغستن 5000 كلفن (ك) عند الضغط القياسي. بسبب الصعوبة التجريبية المتمثلة في قياس درجات الحرارة القصوى بدقة دون تحيز ، يوجد بعض التناقض في الأدبيات حول ما إذا كان التنجستن أو الرينيوم يحتوي على نقطة غليان أعلى.

درجة حرارة التشبع والضغط

ا سائل مشبع أو بخار مشبع يحتوي على أكبر قدر ممكن من الطاقة الحرارية دون غليان أو تكاثف.

درجة حرارة التشبع يعني نقطة الغليان. درجة حرارة التشبع هي درجة حرارة ضغط التشبع المقابل الذي يغلي عنده السائل في مرحلة البخار. يمكن القول أن السائل مشبع بالطاقة الحرارية. أي إضافة للطاقة الحرارية يؤدي إلى تغيير المرحلة.

إذا ظل الضغط في النظام ثابتًا (متساوي الحرارة) ، سيبدأ البخار في درجة حرارة التشبع في التكثيف في الطور السائل عند إزالة الطاقة الحرارية (الحرارة). وبالمثل ، سائل في درجة حرارة التشبع والضغط سوف يغلي في مرحلة البخار حيث يتم استخدام طاقة حرارية إضافية.

تتوافق نقطة الغليان مع درجة الحرارة التي يساوي فيها ضغط بخار المادة الضغط المحيط. وبالتالي فإن نقطة الغليان تعتمد على الضغط. عادة ، يتم نشر نقاط الغليان فيما يتعلق بالضغط القياسي (101.325 كيلو باسكال أو 1 صراف آلي). في المرتفعات ، حيث يكون الضغط الجوي أقل بكثير ، تكون نقطة الغليان أقل أيضًا. تزداد نقطة الغليان مع زيادة الضغط المحيط حتى النقطة الحرجة ، حيث تصبح خصائص الغاز والسائل متطابقة. لا يمكن زيادة نقطة الغليان إلى ما بعد النقطة الحرجة. وبالمثل ، تقل درجة الغليان مع انخفاض الضغط المحيط حتى يتم الوصول إلى النقطة الثلاثية. لا يمكن تقليل نقطة الغليان أسفل النقطة الثلاثية.

ضغط التشبعأو نقطة بخار، هو الضغط للحصول على درجة حرارة التشبع المقابلة التي عندها يغلي السائل في مرحلة البخار. يكون لضغط التشبع ودرجة حرارة التشبع علاقة مباشرة: حيث يزداد ضغط التشبع وكذلك درجة حرارة التشبع.

إذا ظلت درجة الحرارة في النظام ثابتة ( متحاور النظام) ، سيبدأ البخار عند ضغط التشبع ودرجة الحرارة في التكثيف في الطور السائل مع زيادة ضغط النظام. وبالمثل ، يميل السائل عند ضغط التشبع ودرجة الحرارة إلى وميض طور البخار الخاص به مع انخفاض ضغط النظام.

ارتفاع درجة الحرارة (تأخير الغليان)

في الفيزياء ، تسخين (يشار إليها أحيانًا باسم غليان التخلف, تأخير الغليانأو إقلاع الحمى) هي الظاهرة التي يتم فيها تسخين السائل إلى درجة حرارة أعلى من درجة الغليان القياسية ، دون الغليان فعليًا. يمكن أن يكون سبب ذلك تسخين مادة متجانسة بسرعة مع تركها دون إزعاج (لتجنب إدخال الفقاعات في مواقع النواة).

لأن السائل المحموم هو نتيجة لظروف اصطناعية ، فهو قابل للانقباض ، ويتعطل بمجرد أن تهدأ الظروف ، مما يؤدي إلى الغليان السائل فجأة وبعنف (انفجار بخار). يكون التسخين المفرط في بعض الأحيان مصدر قلق بالنسبة لأفران الميكروويف ، التي يمكن لبعضها تسخين المياه بسرعة دون أي إزعاج بدني. يمكن بسهولة تحطيم الشخص الذي يقوم بإثارة الحاوية المليئة بالمياه الساخنة من خلال محاولة إزالته من الميكروويف.

يعد التسخين الشائع شائعًا عندما يضع الشخص كوبًا من الماء غير منزعج في الميكروويف ويسخنه. بمجرد الانتهاء ، يبدو أن الماء لم يصل إلى الغليان. بمجرد انزعاج الماء ، فإنه يغلي بعنف. يمكن أن يكون هذا ببساطة من ملامسة الكأس ، أو إضافة مواد مثل القهوة الفورية أو السكر ، والتي قد تؤدي إلى تساقط المياه الساخنة. تكون فرصة التسخين الزائد أكثر شيوعًا في الأوعية الملساء ، مثل الأواني الزجاجية الجديدة التي تفتقر إلى أي خدوش (يمكن للخدوش أن تحتوي على جيوب صغيرة من الهواء ، والتي يمكن أن تكون بمثابة نقطة النواة.

يمكن للأطباق الدوارة في أفران الميكروويف الحديثة أيضًا توفير ما يكفي من الاضطرابات لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

حدثت بعض الإصابات بسبب ارتفاع درجة حرارة الماء ، كما يحدث عندما يقوم الشخص بصنع القهوة الفورية وإضافة القهوة إلى الماء المحمص. ينتج عن هذا أحيانًا "انفجار" الفقاعات. هناك بعض الطرق لمنع التسخين الزائد في الميكروويف ، مثل وضع عصا من المصاصة في الزجاج ، أو وجود وعاء مخدوش لطهي الماء.

نقطة الغليان الارتفاع

نقطة الغليان الارتفاع هي خاصية ارتباطية تنص على أن الحل سوف يكون له نقطة غليان أعلى من المذيب النقي. بناءً على هذه المعرفة ، يُعتقد غالبًا أن إضافة الملح إلى الماء عند طهي الطعام سيرفع بدرجة ملحوظة درجة غليان الماء. هذا الرأي ، مع ذلك ، مخطئ. كمية الملح المضافة عند الطهي لا تكفي عمومًا لرفع درجة الحرارة بدرجة واحدة. يضاف الملح ببساطة لموسم الطعام ومنع المعكرونة من الالتصاق.

تقييد النطاق

لا يغلي الحليب والماء مع محتوى النشا بسبب ارتفاع درجة الحرارة ، ولكن بسبب تراكم الرغوة المفرط. يتم تثبيت هذه الرغوة بواسطة مواد خاصة في السوائل وبالتالي لا تنفجر.

الغليان في الطبخ

في الطبخ ، غليان يتم طهي الطعام في الماء المغلي ، أو سائل آخر قائم على الماء مثل المخزون أو الحليب. يصبح الغليان لطيفًا ، بينما يتحرك سائل الطهي أثناء الصيد الجائر ولكن الفقاعات نادرة.

في الأماكن التي يكون فيها مصدر المياه المتاح ملوثًا بالبكتيريا المسببة للأمراض ، فإن غليان الماء والسماح له بالبرد قبل شربه يعد إجراءً صحيًا ذا قيمة. يقتل الماء المغلي لبضع دقائق معظم البكتيريا والأميبات وغيرها من مسببات الأمراض الميكروبية. وبالتالي يمكن أن تساعد في منع الكوليرا والدوسنتاريا وغيرها من الأمراض التي تسببها الكائنات الحية الدقيقة.

درجة حرارة مادة ثابتة لأنها تمر بمرحلة انتقالية المرحلة. لذلك ، من المستحيل زيادة درجة حرارة سائل يغلي بالفعل عن طريق زيادة معدل نقل الحرارة ، وسوف يغلي بسرعة أكبر. بمجرد أن تتحول إلى بخار ، ستزداد درجة حرارة الماء عند تطبيق الحرارة عليه. قد يؤدي الضغط وتغير تكوين السائل إلى تغيير درجة غليان السائل. لهذا السبب ، يستغرق الطهي المرتفع عمومًا وقتًا أطول نظرًا لأن نقطة الغليان هي دالة للضغط الجوي. في دنفر ، كولورادو ، على ارتفاع حوالي ميل واحد ، يغلي الماء عند حوالي 95 درجة مئوية. 1 وفقًا لنوع الطعام والارتفاع ، قد لا يكون الماء المغلي ساخنًا بدرجة كافية لطهي الطعام بشكل صحيح. يتم تعريف نقطة الغليان على أنها درجة الحرارة التي يساوي فيها ضغط بخار المادة الضغط فوق المادة. زيادة الضغط كما هو الحال في طباخ الضغط يرفع درجة حرارة المحتويات فوق نقطة غليان الهواء الطلق. إضافة مادة قابلة للذوبان في الماء ، مثل الملح أو السكر يزيد أيضًا من درجة الغليان. وهذا ما يسمى ارتفاع نقطة الغليان. ومع ذلك ، فإن التأثير صغير جدًا ، وسيتم زيادة نقطة الغليان بمقدار ضئيل. من ناحية أخرى ، يمكن أن يسبب الملح أو الإيثيلين غليكول انخفاضًا شديدًا في درجة التجمد. نظرًا للاختلافات في التكوين والضغط ، فإن نقطة غليان الماء لا تكاد تكون أبدًا 212 درجة فهرنهايت / 100 درجة مئوية ، ولكنها قريبة بدرجة كافية للطهي.

الأطعمة المناسبة للغليان تشمل:

  • سمك
  • خضروات
  • الأطعمة Farinaceous مثل المعكرونة
  • بيض
  • اللحوم
  • صلصات
  • الأسهم والشوربات

مزايا الغليان:

  • يمكن جعل المفاصل الأقدم والأقوى والأرخص من اللحوم والدواجن قابلة للهضم
  • انها مناسبة لمطبخ على نطاق واسع
  • يتم إنتاج الأوراق المالية ذات النكهة الجيدة
  • أنها آمنة وبسيطة
  • يتم الحفاظ على الحد الأقصى للون والقيمة الغذائية عند طهي الخضروات الخضراء ، بشرط إبقاء وقت الغليان عند الحد الأدنى

سلبيات:

  • هناك فقدان الفيتامينات القابلة للذوبان في الماء
  • يمكن أن يكون طريقة بطيئة
  • الأطعمة يمكن أن تبدو غير جذابة

يمكن أن يتم الغليان بطريقتين: يمكن وضع الطعام في الماء المغلي سريعًا بالفعل وتركه للطهي ، ويمكن رفض الحرارة وإطالة الطعام ؛ أو يمكن أيضًا وضع الطعام في الوعاء ، ويمكن إضافة الماء البارد إلى الوعاء. قد يتم غليها حتى يصبح الطعام مرضيًا.

أنظر أيضا

ملاحظات

  1. ↑ إن الفقاعات التي تسبق الغليان الحقيقي في الوعاء على الموقد هي إما غاز مذاب أو بخار مائي تم تكوينهما في قاع حار للغاية من القدر والذي سيتكثف قبل الوصول إلى أعلى السائل.

المراجع

  • ديفو ، هوارد. الديناميكا الحرارية والكيمياء. Upper Saddle River، NJ: Prentice-Hall، 2001. ISBN 0023287411

روابط خارجية

تم استرداد جميع الروابط في 15 يونيو 2016.

شاهد الفيديو: أسباب سخونة السيارة و غليان مياة القربة او الريديتر وطرق اصلاحهم (أغسطس 2020).

Pin
Send
Share
Send