الغليان: المفهوم والأنواع والأمثلة - كيمياء - 2025

و الغليان هو تغيير الدولة أو المرحلة السائلة إلى الحالة الغازية. يحدث عندما يتم تسخين السائل إلى نقطة الغليان: درجة الحرارة التي يكون عندها ضغط بخار السائل مساويًا للضغط الجوي الذي يمارس على سطح السائل.

بشكل عام ، في حالة الغليان ، يتم توفير الحرارة في الجزء السفلي من الحاوية التي تحتوي على السائل. هناك يبدأ في تكوين الفقاعات التي تزداد في الحجم مع ارتفاعها نحو سطح السائل ، لأن الضغط عليها ينخفض ​​مع ارتفاعها.

عندما يغلي السائل ، يقال أنه وصل إلى نقطة الغليان. المصدر: Pixabay.

عندما يكون السائل الذي يتم تسخينه هو الماء ، تحتوي الفقاعات على بخار الماء ؛ أي أنها تحتوي بالفعل على الماء في حالة غازية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم توزيع الفقاعات في جميع أنحاء حجم السائل. تبلغ درجة غليان الماء حوالي 100 درجة مئوية ، عند ضغط 1 ضغط جوي (760 ملم زئبق).

لإنتاج تغيير الحالة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ، من الضروري توفير الطاقة (المحتوى الحراري للتبخر). أثناء حدوث الغليان ، تظل درجة حرارة الماء ثابتة عند 100 درجة مئوية ، حيث يتم فقدان الطاقة الحرارية مع خروج جزيئات الماء السائل كبخار ماء.

أنواع الغليان

هناك نوعان رئيسيان من الغليان: الأنوية ، وتدفق الحرارة الحرج.

في نواة الغليان ، تتكون فقاعات صغيرة الحجم في أماكن مختلفة من حجم السائل.

لوحظ تكوين الفقاعات بعد ارتفاع درجة الحرارة

وفي الوقت نفسه ، في التدفق الحراري الحرج ، يحدث الغليان عندما يتم إمداد السطح بالحرارة للتسبب في الغليان ، مع ارتفاع درجات الحرارة فوق قيمة درجة الحرارة الحرجة ، مما يؤدي إلى تكوين طبقة من البخار على السطح.

نقطة الغليان

العوامل التي تحدد درجة الغليان

الضغط الجوي

تؤدي الزيادة في الضغط الجوي إلى ارتفاع درجة الغليان ، لأنه من الضروري زيادة ضغط بخار الماء لمعادلة الضغط الجوي. لتحقيق ذلك ، يجب زيادة درجة حرارة الماء ، مما يستلزم زيادة إنفاق السعرات الحرارية.

على العكس من ذلك ، عندما ينخفض ​​الضغط الجوي ، كما يحدث في جبل عالي الارتفاع فوق مستوى سطح البحر ، تنخفض نقطة الغليان ، نظرًا لأن ضغط البخار المنخفض مطلوب والذي يعادل الضغط الجوي.

القوى بين الجزيئات

تحتوي الجزيئات في المحلول على عدة أنواع من التفاعلات ، بما في ذلك: التشتت أو قوى لندن ، وقوى ثنائي القطب ، والروابط الهيدروجينية. وكلما زاد حجم هذه القوى ، زادت نقطة الغليان.

الطاقة الحرارية مطلوبة لكسر التفاعل بين الجزيئات حتى تتمكن من الحصول على طاقة كافية للغليان. على سبيل المثال: ميثيل إيثر (C ₂ H ₆ O) له نقطة غليان تبلغ 25 درجة مئوية ، بينما إيثيل إيثر (C ₄ H ₁₀ O) له نقطة غليان 78.5 درجة مئوية.

الفرق بين نقاط الغليان ، على الرغم من وجود تراكيب كيميائية متشابهة ، يتم تفسيره لأن إيثيل الإيثر له كتلة جزيئية أعلى ؛ كلاهما يشكلان روابط هيدروجينية ، لكن قوى التشتت في C ₄ H ₁₀ O أقوى مما كانت عليه في C ₂ H ₆ O.

الفرق بين الغليان والتبخر

ينشأ الغليان في السائل بالقرب من مصدر الحرارة ، ثم ينتشر في جميع أنحاء حجم السائل. يظهر في هذا الرسم التوضيحي:

وفي الوقت نفسه ، فإن التبخر هو ظاهرة السطح السائل.

يحدث التبخر عندما يكون لجزيء السائل الموجود في السطح البيني بين الهواء والسائل طاقة كافية للتغلب على التوتر السطحي الذي يمارس عليه ؛ لذلك فإنه يهرب من جيب السائل ويمر إلى المرحلة الغازية.

يمكن أن يحدث التبخر في أي درجة حرارة ، ولكن تزداد احتمالية حدوثه مع ارتفاع درجة الحرارة. في الصورة التالية ترى الماء يتبخر من الأرض:

أمثلة على الغليان

التعقيم بالبخار

يتم تنفيذه في معدات تسمى الأوتوكلاف ، والتي لديها القدرة على توليد ضغوط عالية يمارسها بخار الماء ، والتي لا تستطيع الهروب. وبالمثل ، هناك زيادة في درجة غليان الماء ، مما يسمح لها بالوصول إلى درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية.

في الأوتوكلاف ، يتم تعقيم المواد المستخدمة في زراعة الأنسجة ، والمواد الجراحية ، والمواد المستخدمة في المختبرات ، ووسائط الثقافة ، وما إلى ذلك. الشروط المستخدمة للتعقيم في الأوتوكلاف هي: 15 رطلاً من الضغط ودرجة حرارة 121 درجة مئوية ومدة 15 دقيقة.

طهي الطعام

يتم تسخين الطعام بوضعه في الماء. أثناء الطهي ، يتم استخدام درجات حرارة تعادل درجة غليان الماء (100 درجة مئوية). يتم تسخين الطعام ، خلال الوقت الذي تشير إليه التجربة ، للوصول إلى الظروف المثلى للابتلاع.

يستخدم الطعام الصيني الحد الأدنى من الغليان والبخار من أجل الحفاظ على لون وملمس ونكهة الطعام. يستخدم نوع الطهي المعروف باسم النضج درجات حرارة أقل من نقطة الغليان. يستخدم طهي الطعام أيضًا باستخدام البخار.

طنجرة الضغط

يستخدم قدر الضغط في طهي الطعام. يعتمد تشغيله على قدرته على الحد من تسرب بخار الماء المنتج إلى الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى زيادة الضغط الداخلي.

تؤدي زيادة الضغط على سطح السائل في الإناء إلى زيادة درجة الغليان والوصول إلى درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية. هذا يقلل من وقت الطهي وبالتالي يوفر في استخدام الوقود.

التشتت الحراري

يتم غلي الماء على الأسطح المحبة للماء لتبريد المفاعلات النووية والأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة ، وبالتالي منع ارتفاع درجة حرارتها. للوصول إلى درجة الغليان والغليان ، يجب أن يأخذ الماء الحرارة من محيطه وهذا ينتج عنه انخفاض في درجة حرارته.

تحديد الكتلة المولية للمذابات

تعد زيادة درجة غليان الماء خاصية تجميعية ؛ وبالتالي تعتمد على تركيز المذاب المذاب. بمعرفة ذلك ، يمكن تقدير الكتلة المولية للمذاب. ومع ذلك ، هناك طرق أكثر دقة ، مثل قياس الطيف الكتلي ، والتي لا تزال طريقة مفيدة.

صناعة السكر

في تكرير قصب السكر لإنتاج السكر البلوري ، يغلي عصير القصب وتتوقف درجة الحرارة التي يصل إليها على تركيز السكر فيه.

ارتفاع درجة غليان عصير القصب هو مقياس لتركيز السكر في المحلول. هذه معلومات مهمة لتحقيق تبلور السكر.

المراجع

1. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
2. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (26 سبتمبر 2019). تعريف الغليان في الكيمياء. تم الاسترجاع من: thinkco.com
3. ويكيبيديا. (2019). نقطة الغليان. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. ^ بريسلين دبليو وويلر سي (29 سبتمبر 2019). الغليان. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
5. الغليان. تم الاسترجاع من: chem.purdue.edu
6. محررو Encyclopaedia Britannica. (19 مايو 2015). الغليان. Encyclopædia Britannica. تم الاسترجاع من: britannica.com
7. الأستاذة صوفيا جوتيريز دي جامبوا. (2008). التعقيم بالحرارة البشرية.. تم الاسترجاع من: ucv.ve
8. جامعة بوردو. (30 أبريل 2018). يمكن للأسطح المقاومة للماء غلي الماء بكفاءة والحفاظ على برودة الإلكترونيات. علم يوميا. تم الاسترجاع من: sciencedaily.com
9. برينان ، جون. (2019). استخدامات ارتفاع نقطة الغليان. sciencing.com. تم الاسترجاع من: sciencing.com