العوامل المؤثرة في التكاثف

كتابة: رشا أبوالقاسم آخر تحديث: 02 نوفمبر 2020 , 15:08

تعريف التكثف

فعل أو عملية اختزال غاز أو بخار إلى شكل سائل أو صلب  ، أو هو العملية التي يتحول من خلالها بخار الماء الجوي إلى ضباب أو غيوم أو ما شابه ، أو يتجمد ليشكل ثلجًا أو بردًا ، يحدث التكثيف بسبب فقدان الحرارة (حرارة التكثيف الكامنة ، عكس حرارة التبخر الكامنة).

عندما يتم تبريد الهواء الرطب ، قد يصل إلى مستوى عندما تتوقف قدرته على الاحتفاظ ببخار الماء (نقطة التشبع = 100٪ الرطوبة النسبية = نقطة الندى) ، ثم يتكثف بخار الماء الزائد في صورة سائلة ، إذا تكثف مباشرة في شكل صلب ، فإنه يُعرف باسم التسامي sublimation .

في الصيف بعد العمل تحت أشعة الشمس عندما نشعر بالعطش الشديد. بعد الوصول إلى المنزل ، عندما نأخذ زجاجة ماء بارد من الثلاجة ، يمكننا ملاحظة قطرات صغيرة من الماء خارج الزجاجة ،  من أين أتت قطرات الماء هذه في الزجاجة؟ يحدث هذا بسبب ظاهرة تسمى التكثيف.  [1]

العوامل المؤثرة في التكاثف

التكثيف هو العملية التي تتغير من خلالها الحالة المادية للمادة من المرحلة الغازية إلى الطور السائل ، على سبيل المثال ، يحدث التكثيف عندما يتحول بخار الماء (الشكل الغازي) في الهواء إلى ماء سائل عندما يتلامس مع سطح أكثر برودة ، عندما يتلامس الماء الموجود في الهواء مع سطح بارد ، فإنه يتكثف ليشكل قطرات الماء ، عكس التكثيف هو تفاعل التبخر ، وتوجد عدد من العوامل التي تساعد في التكثيف :

 برودة الهواء الصاعد الى اعلى

عندما يرتفع الهواء يتمدد ، وبالتالي ، يتم تقليل الحرارة المتاحة لكل وحدة حجم ، وبالتالي تنخفض درجة الحرارة أيضًا ، مثل هذا التغيير في درجة الحرارة الذي لا ينطوي على أي طرح للحرارة ، وتبريد الهواء يحدث فقط عن طريق الصعود والتمدد ، ويسمى “تغيير ثابت الحرارة” ، الإزاحة الرأسية للهواء هي السبب الرئيسي للتغيرات في درجات الحرارة الثابتة والحافظة (هواء بارد وكثيف يتدفق إلى أسفل منحدر) ،  مثال على ذلك عند خط الاستواء وفي التيارات الصاعدة الاعصارية لذلك يصير مشبعا ويتكاثف.

 برودة الهواء الملاصق للأرض

القرب من سطح الأرض ، تكون معظم عمليات التغيير غير ثابتة الحرارة لأن الحركات الأفقية غالبًا ما تؤدي إلى اختلاط الهواء وتعديل خصائصه ، مثال على ذلك الليالي الصافيه لبرودة سطح الارض وما عليها فيتكاثف بخار الماء العالق . [1]

عوامل أخرى

يحدث التكثيف أيضًا عندما يتلامس الهواء الرطب مع بعض الأجسام الباردة وقد يحدث أيضًا عندما تكون درجة الحرارة قريبة من نقطة الندى ، وبالتالي ، فإن التكثيف يعتمد على كمية التبريد والرطوبة النسبية للهواء.

يحدث التكثيف عندما تنخفض درجة حرارة الهواء إلى نقطة الندى مع بقاء حجمه ثابتًا (ثابت الحرارة) ، عندما ينخفض ​​الحجم ودرجة الحرارة ، عندما تضاف الرطوبة إلى الهواء من خلال التبخر ،

ما الذي يسبب التكثيف

يحدث التكثف عندما يصطدم الهواء الدافئ بالأسطح الباردة ، أو عندما يكون هناك الكثير من الرطوبة في منزلك. عندما يتلامس هذا الهواء الدافئ المليء بالرطوبة مع سطح بارد ، فإنه يبرد بسرعة ويطلق الماء ، والذي يتحول إلى قطرات سائلة على السطح البارد.

في الهواء الحر ، ينتج التكثيف عن التبريد حول جزيئات صغيرة جدًا تسمى نوى التكثيف الرطب ، تعتبر جزيئات الغبار والدخان وحبوب اللقاح والملح من المحيطات نوى جيدة بشكل خاص لأنها تمتص الماء.

إذا كانت درجة حرارة جسم ما (مثل العشب والمعدن وكوب زجاج النافذة) أقل من ما يعرف بدرجة حرارة نقطة الندى لرطوبة نسبية معينة من الهواء المحيط ، يتكثف بخار الماء من الغلاف الجوي في قطرات الماء على سطحه .

تختلف نقطة الندى هذه وفقًا لكمية الماء في الغلاف الجوي ودرجة حرارة الهواء (المعروفة باسم الرطوبة النسبية) ، في الظروف الرطبة ، يحدث التكثيف في درجات حرارة أعلى ، في الظروف الباردة ، يحدث التكثيف بالرغم من الرطوبة المنخفضة نسبيًا.

لكي يحدث التكثيف ، من المهم جدًا أن يكون الغلاف الجوي مشبعًا بالكامل (للوصول إلى أقصى ضغط للبخار) عادة ، يحدث التكثف حول جزيئات الغبار أو الدخان أو البكتيريا المجهرية ، يلعب دورًا مهمًا جدًا في دورة المياه وبالتالي يساعد في الحفاظ على توازن الماء في البيئة ، كما يتم استخدامه في العمليات الصناعية المختلفة من قبل العلماء والمهندسين لفصل المخاليط وتصنيع المواد النقية. [2]

أشكال التكثيف

يحدث التكثف عندما تكون نقطة الندى أقل من نقطة التجمد وكذلك أعلى من نقطة التجمد ،  بعد التكثيف ، يتخذ بخار الماء أو الرطوبة في الغلاف الجوي أحد الأشكال التالية – الندى والصقيع والضباب والغيوم.

الندى

قطرات الماء المتكونة من تكثيف بخار الماء على سطح بارد نسبيًا لجسم ما ، يتشكل عندما تنخفض درجة حرارة الجسم عن درجة حرارة نقطة الندى.

درجة حرارة نقطة الندى: درجة الحرارة التي يتم فيها تبريد الهواء الرطب عند ضغط ثابت وبخار ماء ثابت للوصول إلى التشبع بالنسبة للماء. لا يتم قياسه بشكل مباشر ، بل يتم الحصول عليه من قياسات درجة حرارة البصيلة الجافة وانخفاض انخفاض البصيلة الرطبة.

تختلف درجة حرارة نقطة الندى عن درجة حرارة المصباح الرطب ، والتي يتم تحديدها بالحث على التبريد بالتبخير، تكون درجة حرارة البصيلة الرطبة أعلى من درجة حرارة نقطة الندى إلا عند التشبع حيث تكون كلتا درجتي الحرارة متطابقتين مع درجة الحرارة المحيطة ، درجة حرارة نقطة الندى هي مقياس للرطوبة ، وبالتالي فهي مؤشر راحة ،يصبح عاملاً من عوامل صحة الإنسان .

الصقيع

بلورات الجليد التي تتكون من ترسب بخار الماء على سطح بارد نسبيًا لجسم ما ، يتشكل عندما تنخفض درجة حرارة الجسم عن درجة حرارة نقطة الصقيع.

درجة حرارة نقطة الصقيع: درجة الحرارة التي يتم فيها تبريد الهواء الرطب عند ضغط ثابت وبخار الماء الثابت للوصول إلى التشبع بالنسبة للجليد ، وهي تختلف عن درجة حرارة نقطة الندى حيث تكون درجة حرارة الهواء عند أو أقل من 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت).

يحدث كل من الندى والصقيع نتيجة التبريد الإشعاعي الليلي ،  يلعب طول الليل دورًا مهمًا في درجة التبريد الإشعاعي وبالتالي على إمكانية تكوين الندى أو الصقيع ، يعتبر الصقيع عاملاً مهمًا جدًا في نمو المنتجات الزراعية ،  تم تطوير عدة طرق لحماية المحاصيل من التجمد ،  تحديد المواقع على منحدرات التلال ، ورش رذاذ الماء الناعم ، وتغطيتها بأغطية بلاستيكية ساخنة ، وتدوير الهواء الدافئ عالياً على الأرض بمروحة تعمل بمحرك.

الضباب

قطرات ماء صغيرة معلقة أو بلورات ثلجية في طبقة هواء بجوار سطح الأرض تقلل الرؤية إلى 1000 متر (3250 قدمًا) أو أقل. لأغراض الطيران ، يبلغ معيار الضباب 10 كم (6.2 ميل) أو أقل ، إذا كانت الرؤية أعلى من تلك الحدود ، يسمى التعليق الضباب.

السحابة

تجمع مرئي من قطرات الماء الصغيرة أو بلورات الجليد أو مزيج من كلاهما معلق في الهواء ، يتشكل عندما يفي تكثيف (أو ترسيب) بخار الماء بظروف التشبع الفائق (أي الرطوبة النسبية التي تزيد عن 100٪) داخل الهواء الخالي من الغبار والأيروسولات الأخرى ، داخل الغلاف الجوي ، على الأكثر ، تكون ظروف التشبع الفائق الطفيفة ضرورية لتطور السحب.  [3]

عواقب التكثيف

وأحد مظاهر التكاثف هو   ارتفاع نسبة الرطوبة في الهواء الذي يتكثف على الأسطح الباردة  ، لقد قمنا ، على مر السنين ، بإغلاق منازلنا بشكل فعال ضد الهواء الخارجي ، ونتيجة لذلك هناك المزيد من الهواء الدافئ عالي المحتوى الرطوبي داخل الممتلكات “المحاصرة” مما يزيد الرطوبة النسبية RH (كمية بخار الماء الموجودة في الهواء المعبر عنها كنسبة مئوية من الحجم الكلي للهواء) ويمكن أن يؤدي إلى تكون التكثيف على الأسطح الباردة.

آثار التكثيف في الممتلكات عديدة ؛ يمكن أن يؤثر التكثيف على صحة الركاب ، وكفاءة الطاقة للممتلكات ، والتدهور البصري والأضرار الهيكلية للممتلكات.

يعني التكثيف رداءة نوعية الهواء ، وإذا لم يتم تحسين أي شيء ، فسيؤدي ذلك إلى الرطوبة والعفن الذي له تأثير سلبي للغاية على صحة البعض ، وقد لا تكون جودة الهواء الداخلية على رأس قائمة اهتماماتك ،  الناس معرضون لخطر الإصابة بأمراض الجهاز التنفسي أو الأمراض الجلدية بسبب الهواء في منازلهم.

يؤدي التكثيف أيضًا إلى تدمير المنازل ، داخليًا وخارجيًا ، فلا أحد يريد رقعًا رطبة وعفنًا داخل منزله ، فهو يدمر السجاد والأرضيات وورق الحائط والمفروشات ، وبالمثل ، خارجيًا ، يمكن أن يؤدي احتباس الرطوبة داخل الهيكل إلى تآكل طويل المدى للجدران الخارجية ، والهياكل المعدنية ، وتعفن الأخشاب ، مما قد يؤدي إلى أعمال تصحيح مكلفة ، أخيرًا ، نظرًا لأن هذا التكثيف له تأثير على ممتلكاتك ، يجب أن تعمل التدفئة بشكل أكبر لمحاولة مكافحة هذه المشكلات ، مما يكلفك المزيد. [2]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى