Heat Capacity & Measurement Methods (Arabic) PDF

# الباب الثاني ## التقدير الحراري الحرارة صورة من صور الطاقة وعلى ذلك فهي ليست مادة بمعنى أنه ليس لها حجم ولا وزن وتشمل الحرارة التسخين والتبريد معا ، فإذا سخن جسم فإنه يكتسب حرارة وبالعكس يبرد عندما يفقدها. وتتوقف كمية الحرارة التي يكتسبها جسم أو يفقدها على ما يأتي: 1. كتلة الجسم m ويمكن إثبات...

# الباب الثاني ## التقدير الحراري الحرارة صورة من صور الطاقة وعلى ذلك فهي ليست مادة بمعنى أنه ليس لها حجم ولا وزن وتشمل الحرارة التسخين والتبريد معا ، فإذا سخن جسم فإنه يكتسب حرارة وبالعكس يبرد عندما يفقدها. وتتوقف كمية الحرارة التي يكتسبها جسم أو يفقدها على ما يأتي: 1. كتلة الجسم m ويمكن إثبات أن: * كمية الحرارة التي يكتسبها Q كتلة الجسم m. 2. الفرق بين الدرجتين الأصلية والنهائية للجسم أى T2-T1: * \(Q \propto (T_2-T_1)\) 3. نوع مادة الجسم ومن العامل الأول والثاني: \(Q \propto m (T_2 -T_1)\) \(Q = S.m (T_2-T_1)\) حيث S مقدار ثابت تتغير قيمته بتغير مادة الجسم أى تتحدد قيمته بنوع الجسم ويعرف هذا المقدار بالحرارة النوعية للمادة. **تعريف الحرارة النوعية لمادة:** هي كمية الحرارة اللازمة لتغيير درجة حرارة واحد جرام من الجسم بمقدار درجة مئوية واحدة. ## قياس كميات الحرارة: * **السعر:** هو كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة ١ جم من الماء من ١٤.٥ م إلى ١٥.٥ م. وللحياة العملية يمكن إعتبار أن الحرارة النوعية للماء تساوى الوحدة لجميع درجات الحرارة بين صفر ، ١٠٠ م. * **وحدات الحرارة النوعية:** * من القانون \(S = \frac{Q}{m(T_2-T_1)}\) تصبح الوحدة: \(\frac{Cal}{gm.C}\) * سعر/جم. درجة مئوية * **السعة الحرارية:** تعرف السعة الحرارية للمادة بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة هذه المادة درجة واحدة مئوية وتساوى ms سعرا. * **المكافئ المائي:** يعرف المكافئ المائي لجسم بأنه يساوى كتلة الماء التي لها نفس السعة الحرارية للجسم أى ms جرام. * أى أن السعة الحرارية والمكافئ المائي يتساويان عدديا ويختلفان في الوحدات. * **الحرارة الكامنة للإنصهار:** هى كمية الحرارة اللازمة لتحويل ١ جم من المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة دون أن تحدث تغيرا في درجة حرارته. * **الحرارة الكامنة للتصعيد:** هي كمية الحرارة اللازمة لتحويل ١ جم من سائل فى نقطة الغلاين إلى بخار في نفس الدرجة. **المسعرات:** * المسعر عبارة عن إناء من النحاس يستخدم لقياس كميات الحرارة. وفي كثير من تجارب إيجاد الحرارة النوعية يوضع المسعر في إناء أكبر منه ويملأ الوسط الفاصل بينهما بمادة عازلة مثل الفلين أو اللباد. كما يكون السطح الداخلي للإناء الخارجي والسطح الخارجي للمسعر مصقولين وكل ذلك لتقليل فقط الحرارة من المسعر ومحتوياته عن طريق الحمل والتوصيل والإشعاع. ## طرق إيجاد الحرارة النوعية ### ١) إيجاد الحرارة النوعية بطريقة الخلط: * يسخن الجسم الصلب الذى كتلته m وحرارته النوعية S لدرجة حرارة معروفة T ثم ينقل بسرعة إلى مسعر سبق وزنه ويحتوى على كتلة معلومة من سائل ما درجة حرارته الإبتدائية T1 يقلب السائل جيدا وتقاس أعلى درجة حرارة وصل إليها المخلوط ولتكن T2. * ولنرمز إلى الحرارة النوعية لمادة المسعر بالرمز S1 وإلى كتلته بالرمز m1 وكذلك S2 لحرارة السائل النوعية m2 لكتلته. باستعمال قانون بقاء الطاقة الحرارية: * الحرارة المفقودة من الأجسام الساخنة = الحرارة التي اكتسبتها الأجسام الباردة * بجانب معرفة المعادلة التي تحسب منها كميات الحرارة الممتصلة أو المنبعثة أثناء تغییر درجات الحرارة. * كمية الحرارة = كتلة المادة * حرارتها النوعية * التغيير في درجات الحرارة * \(mS (T-T2) = m1 S1(T2-T1) + m2 S2 (T2-T1)\) * \(mS (T-T2) = (m₁ S1 + m2 S2) (T2-T1)\) ### ٢) إيجاد الحرارة النوعية باستخدام مسعر "بنزن" الجليدي: * يستعمل هذا المسعر في قياس الحرارة النوعية لمواد موجودة بكميات صغيرة. #### فكرة التجربة: * المعروف أن كثافة الماء عند درجة الصفر المئوى تساوى تقريبا 0.9999 جم/سم" وكثافة الجليد تساوى 0.9168 جم/سم". * وعندما ينصهر جرام واحد من الجليد فهناك نقصان في الحجم. * \(\frac{1}{1.908} -1 = (0.999 - 0.9168)\) * \(= 0.0907 - 0.09 cm^3\) * ويتكون المسعر من أنبوبة اختبار زجاجية A ملحومة داخل مستودع إسطواني B ، له عنق زجاجي C ويملأ العنق والجزء الأسفل من المستودع بزئبق نقى ، بينما يحتوى المستودع فوق مستوى الزئبق على ماء مقطر ، أما P فهي أنبوبة شعرية مدرجة. * تكون طبقة من الجليد Y على السطح الخارجي لأنبوبة الإختبار A بإمرار تيار بارد جدا من الكحول خلال A أو بتبخير الإثير داخلها أو بأي طريقة أخرى * و يكون المستودع مغمورا بأكمله في إناء به جليد وماء نقيين ، ويترك الجهاز لمدة طويلة حتى يصبح في درجة الصفر المئوى . ونقاء مخلوط الجليد والاء المحيط له أهميته الكبرى لأن وجود الشوائب يخفض نقطة التجمد ، وفى هذه الحالة يكون هناك شك في عدم حدوث تجمد ثابت للماء حول B. * يسخن الجسم الصلب الذى كتلته m والمطلوب إيجاد حرارته النوعية S إلى درجة حرارة عالية T ويسقط في A تعطى حرارة الجسم الساخن وبالتدرج إلى جدار الأنبوبة A ثم تنتقل إلى طبقة الجليد Y المحيطة بالأنبوبة فينصهر بعض هذا الجليد فيقل حجمه وينكمش عمود الزئبق في P بمقدار V سم ويرجع إلى الوراء مسافة L سم. * \(mS (T-O) = m₁ x M\) * حيث m كتلة الجليد المنصهر ، M الحرارة الكامنة لإنصهار الجليد * إيجاد m1: * إذا ذاب جرام واحد من الجليد فإن حجمه سوف ينكمش بمقدار 0.0907 سم * ولو ذاب m جرام من الجليد فإن حجمه ينكمش بمقدار 7 سم. * \(m₁= \frac{V}{0.0907} cm\) * \(mST = \frac{V x M}{0.0907}\) * \(V = XL\) حيث x مساحة مقطع الأنبوبة الشعرية. * \(MST = \frac{XL.M}{ 0.0907}\) ### ٣) إيجاد الحرارة النوعية بطريقة التبريد: #### أولاً: قانون نيوتن للتبريد: * إذا وضع جسم ساخن فى وسط درجة حرارته ثابتة ، فإن درجة حرارة الجسم الساخن سوف تهبط حتى تصبح في النهاية مساوية لدرجة حرارة الوسط. ولو كان الجسم في وضع يهمل معه إنتقال الحرارة بالتوصيل فإن عملة التبريد يكون مسئولا عنها جزئيا كل من الإشعاع وتيارات الحمل. * وقد وجد في الأحوال العادية أنه عندما يبرد جسم ساخن في الهواء تحت ضغط جوى عادى يكون معدل فقدان الجسم الساخن للحرارة يتناسب مع الفرق بين درجتي حرارة الجسم والوسط المحيط. ويعرف هذا بقانون نيوتن للتبريد. وقد أكد نيوتن سريان هذا القانون عندما يحدث التبريد في تيار من الهواء . * \( \frac{dQ}{dt} =K(T-To)\) * حيث \( \frac{dQ}{dt}\) معدل فقدان الجسم الساخن للحرارة. * T درجة حرارة الجسم الساخن. * To درجة حرارة الوسط المحيط * K ثابت يعتمد على طبيعة سطح الجسم الساخن المعرض ومساحته وكذلك يتوقف على طبيعة وضغط الغاز الملامس. * وحيث أن الحرارة المفقودة من الجسم الساخن = كتلة الجسم * حرارته النوعية * الإنخفاض في درجات الحرارة * فإن معدل المتوسط لقدان الحرارة - S.m * معدل الإنخفاض في درجات الحرارة * \(K= \frac{m.S.T}{\frac{dQ}{dt}}\) * \(T=(T-To)\) * \(T° = K'(T-To)\) حيث K ثابت آخر يكتب بدلا من mS * وعلى هذا يأخذ قانون نيوتن الصورة الأخرى التالية: * معدل الإنخفاض في درجة حرارة الجسم الساخن * الفرق بين درجتي حرارة الجسم والوسط المحيط. #### ثانيا : تعيين الحرارة النوعية لسائل بطريقة التبريد: * تعتمد كمية الحرارة المفقودة في الثانية من جسم موضوع في وسط معلوم ، على درجة حرارة الجسم والمساحة المعرضة منه ، وتعتمد أيضا على طبيعة هذا السطح المعرض ، ولو وضع جسمان في ظروف واحدة بحيث يتساويان في كل هذه العوامل ، فإن معدل فقدانهما للحرارة يجب أن يتساوى تماما. هذا هو أساس ”طريقة التبريد“ المتبعة في تعيين الحرارة النوعية لسائل مثل البارافين. * يوزن مسعران صغيران من الألومنيوم لهما نفس الأبعاد تقريبا وحالة سطحيهما متشابهة على قدر المستطاع ، ويملأ المسعر الأول تقريبا بالماء ويملأ الآخر بحجم مساو له من البارافين ثم يغير المسعران في حمام ماشئى واسع محفوظ عند درجة حرارة عالية مناسبة إلى أن يقرأ أحد الترمومترين درجة حرارة ٨٠م تقريبا. * يرفع المسعران من حمام الماء ويخففا بسرعة ثم يوضعان في جو محاط بإناء خارجي واسع به ماء بارد. * ويبدأ في الحال في قراءة الترمومترين ويستمر في ذلك كل دقيقتين تقريبا إلى أن تهبط كل من القراءتين بصورة ملحوظة إلى أقل من درجة حرارة 40°م ، ثم يرفع المسعران ويوزنان لإيجاد كتلة الماء والبارافين. * يرسم منحنی بیاني لكل من الماء والبارافين ، يمثل العلاقة بين درجة الحرارة والزمن. يؤخذ مدى متشابه لدرجات الحرارة (T1-T2) في كلتا الحالتين وذلك برسم خطين متوازيين للمحور الذي يمثل الزمن بمدى حتى يقطعا المنحنيين ، وتحسب من الرسم فترة الزمن tw tr للبارافين والماء اللازمين لكى يبردا خلال نفس مدى درجات الحرارة (T1-T2). * نفرض أن m1 هي كتلة المسعر المحتوى على البارافين m2 كتلة المسعر المحتوى على الماء. * S الحرارة النوعية للبارافين * mf = كتلة البارافين ، m كتلة الماء. * و يكون المعدل المتوسط لفقدان الحرارة في حالة السائل: * \(\frac{(m₁S + m₁S£ )(T₁ – T₂) }{tf }\) * و يكون المعدل المتوسط لفقدان الحرارة في حالة الماء: * \(\frac{(m2s + m )(T₁ – T₂) }{tw }\) * وقد نص الفرض على أن معدل التبريد في الحالتين يبقى متساويا ، ولو أن المعدل المتوسط للإنخفاض في درجات الحرارة يختلف. * \(\frac{mS+m$$$ _tf }{m₂S + m } = \frac{t_f}{t_w}\) * ولو كان هذا صحيحا ، فإن: ## الحرارة النوعية للغازات: * يختلف الغاز عن كل من الصلب والسائل في أن الغاز نوعين مختلفين من الحرارة النوعية وهما الحرارة النوعية تحت ضغط ثابت ويرمز لها بالرمز C والحرارة النوعية للغاز تحت حجم ثابت يرمز لها بالرمز C وينتج ذلك من أنالغاز يمكن إما أن ترفع درجة حرارته مع حفظ ضغطه ثابتا ، وفي هذه الحالة يتغير الحجم ، إما أن ترفع درجة حرارته مع حفظ حجمه ثابتا وفي هذه الحالة يتغير الضغط. ### (أ) طريقة رينيولت لتعيين الحرارة النوعية للغاز تحت ضغط ثابت: * وهي من إحدى طرق تعيين الحرارة النوعية بالخلط ، ويتكون الجهاز من خزان K ينحتوى على الغاز المراد تعيين حرارته النوعية. ويغمر هذا الخزان في وسط درجة حرارته ثابتة ويسجلها الترمومتر T ويعين المانومتر M ضغط الغاز الموجود في الخزان كما يعين المانومتر M ضغط الغاز في باقي أجزاء التجربة بعد أن يمر في الصمام A الذى ينظم مرور الغاز ، يمر الغاز بعد ذلك في حلزون طويل من النحاس مغمور في حمام ساخن ذى درجة حرارة عالية وثابتة ولتكن T يمر الغاز بعد ذلك في حلزون موجود بمسعر معلوم الكتلة يحتوى على سائل معلوم الكتلة والحرارة النوعية ، فإذا فرضنا أن درجة حرارة المسعر ومحتوياته الإبتدائية T وبعد أن يمر الغاز وترتفع درجة حرارة المسعر ومحتوياته بمقدار مناسب نقيس درجة الحرارة النهائية لهما ولتكن T2 . وإذا فرضنا أن كتلة الغاز المار بالجهاز أثناء التجربة = (m) وإذا كان المكافئ المائى للمسعر ومحتوياته = m1. * ... كمية الحرارة التي يفقدها الغاز \(mC, (To - \frac{T_1+T_2}{2})\) * وكمية الحرارة التى يكتسبها المسعر ومحتوياته \(m_1 (T_2-T_1)\) * \(mC, (\frac{To - T_1+T_2}{2})\) * أما كتلة الغاز المارة في الجهاز اثناء إجراء التجربة فيمكن تعيينها على الوجه التالي: * بفرض أن حجم خزان الغاز = 7 سم * و أن ضغط الغاز في الخزان K في بداية التجربة ونهايتها هو P2 & P على الترتيب. * و بتطبيق القانون العام للغازات PV = PT وابتعديل حجم الغاز وضغطه إلى معدل الضغط ودرجة الحرارة في كلتا الحالتين #### الحالة الأولى في أول التجربة): * \(\frac{PV}{273 + T} = \frac{76 x Vo}{273}\) * حيث Vo حجم الغاز الموجود في الخزان في أول التجربة معدلا إلى \(\frac{P_2 V}{273 + T} = \frac{76 x Vo}{273}\) .\(\frac{P_2 V}{273 + T} = \frac{76 x Vo}{273}\) #### الحالة الثانية (في نهاية التجربة): * \(\frac{V}{273 + T}(P₁-P₂)=76(V-V_o)\) * حيث V حجم الغاز الموجود في الخزان في نهاية التجربة معدلا إلى \(\frac{V}{273 + T}(P₁-P₂)=76(V-V_o)\) * ومن ذلك يمكن حساب قيمة (Vo-V) وهي حجم الغاز المستخدم في * \(m = (Vo-Vo)do\) * حيث do = كثافة الغاز في \(\frac{P_2 V}{273 + T} = \frac{76 x Vo}{273}\) ### ب) إيجاد الحرارة النوعية لغاز تحت حجم ثابت (مسعر جولى البخارى التفاضلي) * يتركب الجهاز من كرتين نحاسيتين مجوفتين ومتشابهتين تعلق الكرتان في سلكين رقيقين معلقين بكفتى ميزان حساس بحيث تتدلى الكرتان كفى غلاف بخار لا يدخل إليه البخار من الفتحة K ، ويخرج منه من الفتحتين . * نملأ إحدى الكرتين بالغاز المطلوب تعيين حرارته النوعية وذلك تحت ضغط يعادل ۲۰ جوى مثلا. في حين تظل الكرة الأخرى مفرغة أو يخلخل الغاز بداخلها إلى ضغط منخفض جدا يعلق بكل كرة كفة صغيرة أسفلها لاستقبال ما قد يتساقط منها من بخار متكاثف. * وعند إمرار البخار يتكاثف على الكرتين وفى نهاية التجربة تكون كتلة البخار المتكاثف على الكرة الممتلئة بالغاز أكبر من كتلة البخار المتكاثف على الكرة الأخرى نتيجة لوجود الغاز بالكرة الأولى. * والفرق بين هاتين الكميتين يرجع إلى ما اكتسبه الغاز المحبوس من حرارة لترتفع درجته إلى درجة حرارة البخار. * نفرض أن كتلة الغاز تحت الاختبار = m وكتلة البخار الزائد m والحرارة الكامنه في البخار الزائد M ودرجتي الحرارة الابتدائية والنهائية للغاز . T2, T1 * \(m`M = mC(T2-T1)\) * وهكذا يمكن معرفة الحرارة النوعية للغاز المستخدم تحت حجم ثابت بين درجتی T2 & T1. * ومن الإحتياطات اللازمة في هذه التجربة وضع رفين أعلى الكرتين لمنع نقط الماء المتكاثفة على جدران الغلاف البخارى من السقط عليهما. أما فتحتا الغلاف البخارى اللتان يمر خلالهما السلكان المعلقان فتغلقان بعجينة لمنع تكوين قطرة ماء تكون السبب في تذبذب الميزان الحساس وتؤدى إلى إستحالة الوزن الدقيق. * كذلك يلف حول كل من السلكين اللذين يحملان الكرتين وفوق الفتحتين مباشرة ملف كهربائي صغير يمر به تيار لتسخينه فيبخر أية نقطة من الماء تعجز عجينة باريس عن إمتصاصها. * ومما يجدر ملاحظته في هذه التجربة أن حجم الغاز لايظل ثابتا بل يتغير تبعا للتمدد الحرارى لكرة النحاس بازدياد درجة الحرارة ويجب عمل حساب لهذا التمدد. ## تصحيح التبريد: * عند تسخين جسم ما فإننا نمد هذا الجسم بكمية من الحرارة الكافية لرفع درجة حرارته إلى الدرجة المراد رفعه إليها لكن نتيجة لوجود هذا الجسم في وسط ذو درجة حرارة ثابتة أقل من الجسم فإنه تبعا لقانون نيوتن للتبريد سوف يفقد الجسم كمية من الحرارة التي أمد بها في الوسط المحيط والتي تتناسب مع الفرق بين درجة حرارته ودرجة حرارة الوسط وبالتالي فإن درجة حرارته سوف تصل إلى درجة حرارة عظمى 0 دون الدرجة المطلوبة بمقدار 80 يمثل الخطأ الناشئ عن فقد كمية من الحرارة إلى الوسط الخارجي أثناء إجراء التجربة ويسمى مثل هذا المقدار بتصحيح التبريد وذلك لأن إضافته إلى الدرجة العظمى 0 التى وصل إليها الجسم يعطى الدرجة العظمى التي كان يجب عليه الوصول إليها لو أن الجسم لم يفقد أية حرارة إلى الوسط الخارجي ويمكن تعيين تصحيح التبريد 60 وذلك بتسجيل درجة حرارة الجسم مع المن أثاء تسخينه وعند إيقاف عملية التسخين تستمر فتسجيل درجات الحرارة مع الزمن أثناء تبريد الجسم في نفس الوسط إلى أن تنخفض درجة حرارته بمقدار 10 (حوالي من ۲ : ٣ درجة وترسم العلاقة المبينة بالشكل البعد BD يمثل الفرق بين درجة حرارة الجسم ودرجة حرارة الوسط في اللحظة التي تمثلها النقطة D. ومن قانون نيوتن للتبريد : * \(\frac{dw}{dt} = -Κ(θ-θ_o)\) * محل التبريد \(\frac{dθ}{dt}\) حيث w المكافئ المائي للجسم ، * \(\frac{dθ}{dt}\) * أى أن إنخفاض درجة الحرارة الناتج عن التبريد في الفترة DE (أي dt) يتناسب مع المساحة (BDEF). وبالتكامل يتضح أن إنخفاض درجة الحرارة (40) في الفترة (QR) يتناسب مع المساحة (A2). كذلك فإن إنخفاض درجة الحرارة (60) * \(80 = \frac{A_1}{A_2}δθ = ΔΘ. Α\) ## تغير الحال * تسمى عملية تغير المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بعملية الإنصهار ويتم هذا التحول للمواد البلورية (crystalline) عند درجة حرارة معينة تسمى بدرجة الإنصهار (melting point) وعندها تكتسب كل كيلوجرام جزئي من المادة كمية حرارة تسمى بالحرارة الجزيئية الكامنة للإنصهار (Molecular latent heat of fusion) (L( أما المواد الصلبة غير البلورية (Amorphous) فلا تنصهر عند درجة حرارة محددة ، بل تلين بالتدريج حتى تتحول إلى سائل ومن أمثلة ذلك الزجاج وشمع البرافين. * وستمى عملية تغير الادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة بعملية التجميد وتتحول المادة السائلة إلى حالتها الصلبة ذات الخواص البلورية عند ضغط معين ودرجة حرارة معينة تسمى بدرجة التجمد (Solidification point) وعندما يتحرر من كل كيلوجرام جزيئى من المادة كمية طاقة حرارية معينة تسمى بالحرارة الجزيئية الكامنة للتجمد ووحداتها (J. mole). * وعادة درجة تجمد المادة تساوى درجة إنصهارها تحت نفس الظروف كذلك الحرارة الجزيئية الكامنة للإنصهار وبالتالي فإنه يلزم كل كيلوجرام جزيئي من المادة كمية حرارة (L) لإنصهاره عند درجة الإنصهار ويتحرر من كيلو جرام جزيئي من المادة كمية حرارة (L) عند تجمده ، تسمى عملية تحول المادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة دون مرورها بالحالة السائلة بالتسامى. * و يمكن عند تعيين الحرارة الجزيئية الكامنة للإنصهار (L) من منحنى التبريد في (٢) وذلك بحاب معدل التبريد (d0/dt) أي عند النقطة B, C ، وحيث أن متوسط كمية الحرارة التي يفقدها الكيلوجرام الجزيئي من المادة السائلة أثناء تحولها إلى مادة صلبة هو: * \(L = \frac{1}{2} \{C_1 \frac{dθ}{dt} + C_2 \frac{dθ}{dt} \}\) * حيث C2 , C هما الحرارتان النوعيتان للحالة السائلة والحالة الصلبة على التوالي وبالضرب في (t) زمن عملية التجمد نحصل على الحرارة الكاملة (L). ## تأثير الضغط على درجة الإنصهار: * تأثر درجة إنصهار مادة بالضغط الخارجي الواقع على سطحها ويمكن دراسة مثل هذا التأثير من معادلة كلوزياس-كلبيرون (Clausius-Clapeyron) الآتية: * \(\frac{dP}{dT} = \frac{L}{T(V₁-V)}\) * حيث V1, Vs هما الحجم الجزيئي لحالة المادة الابتدائية والنهائية على الترتيب والتي تأخذ الشكل الآتي في حالة إنصهار مادة. * \(\frac{dP}{dT} = \frac{L}{T(V₁-V)}\) * حيث (dP) التغير في الضغط الواقع على سطح الجسم ، (dT) التغير في درجة الحرارة المناظر ، (1) درجة الحرارة المطلقة للإنصهار , Vs الحجم الجزيئي لكل من الحالة السائلة أو الصلبة على الترتيب ومنها يتضح أنه في حالة المواد التي لها V1 > Vs تنقص درجة انصهاره بزيادة الضغط والعكس للمواد التي لها Vi > Vs تزداد درجة إنصهاره بزيادة الضغط وهذه المعادلة تنطبق على أى من تغيرات الحال التي تتم مع ثبوت الضغط ودرجة الحرارة. ## خواص الأبخرة : * كل سائل يتبخر حتى ولو لم تصل درجة حرارته إلى درجة الغليان وذلك لأن بعضا من جزيئات السطح سوف تجد الفرصة في الحصول على طاقة تغلبها على قوى التماسك التي تجذبها إلى أسفل تاركة السطح مثل هذه الجزيئات التي تركت * السطح جزئيا من الضغط الكلى الواقع على سطح السائل وذلك نتيجة تصادمها به ويسمى هذا الضغط بضغط البخار ويزداد ضغط بخار السائل بزيادة درجة حرارته إلى أن تصل درجة حرارة السائل إلى درجة الغليان وعندها يصل ضغط البخار إلى الضغط الكلى وعليه فإن درجة غليان السائل يمكن تعريفها بأنها درجة الحرارة التي عندها ضغط البخار المشبع السائل يساوى الضغط الواقع على سطح السائل. * حساب كل من الحرارة الجزيئية الكامنة لتصعيد بخار سائل والحرارة الجزيئية والكامنة لتسامى بخار مادة صلبة من معادلة كلبيرون * \(\frac{dP}{dT}=T(V₁-V) \) * \(L=Td\frac{dP}{dT}\) * \(V_{i} >> V_{s}\) * \(L=Td\frac{dP}{dT}\) * في حالة اعتبار أن البخار يسلك سلوك الغاز المثالي: * \(L=TR\frac{d(lnP)}{d(1/T)}\) * \(L=-R\frac{d(lnP)}{d(1/T)}\) * (للبخار كغاز مثالي) * وهي نفس المعادلة في حالة التسامي. * أى أن الحرارة الجزيئية الكامنة لتصعيد البخار ولتساميه تساوى (R) مضروبة * \(\frac{1}{T}, InP\) ## التبريد الناتج عن التبخر: * بما أن التغير من سائل إلى بخار يكون مصحوبا بامتصاص كمية من الحرارة وعلى ذلك إذا تبخر السائل دون إمداده بالحرارة فإنه يبرد نتيجة للحرارة التي نتجت منه أثناء عملية التبخير كما أن الوعاء الذي يحوى السائل يبرد أيضا. ### خط البخار : * يسمى الخط البياني المرسوم بين ضغط البخار المشبع بالماء ودرجة الحرارة بخط البخار (شكل ٤). * يقسم المنحني الشكل إلى قسمين في أحدهما لا يوجد الماء إلا على هيئة بخار غير مشبع وفي الآخر لا يمكن أن يكون إلا سائلا وبطول المنحنى يوجد السائل والبخار معا جنبا إلى جنب أى يكون البخار مشبعا ، فأى نقطة على يمين المنحنى تمثل ضغط بخار مشبع ثم إلى سائل ويكون إتجاه التغير على الرسم عبارة عن مستقیم یوازی محور درجات الحرارة ، أما إذا ثبتنا درجة حرارة البخار ورفعنا ضغطه فإنه يتحول إلى بخار مشبع ثم إلى سائل ويكون التغير على الرسم عبارة عن خط * مستقیم یوازي محور الضغط. أى أن البخار يمكن أن يتحول إلى بخار مشبع ثم إلى سائل مع ثبوت درجة حرارته إذا زاد الضغط الواقع عليه أو أن يتغير بنفس الكيفية مع ثبوت ضغطه إذا انخفضت درجة حرارته. ### النقطة الثلاثية للماء : * ..... هذه المنحنيات هو خط البخار Steam line وهو يمثل العلاقة بين ضغط البخار المشبع ودرجة الحرارة وهوالخط الذي سبق ذكره كما أنه يمثل الحالة التي يوجد فيها البخار والسائل في حالة توازن والثاني هو خط الجليد (Ice line) وهو يمثل تأثير الضغط على درجة إنصهار الجليد كما أنه يمثل الحالة التي يوجد فيها الجليد والماء في حالة توازن ، أما الخط الثالث فهو خط التسامى أو خط الصقيع (hoar frost line) وهو يمثل العلاقة بين ضغط بخار الجليد ودرجة الحرارة كما أنه يمثل الحالة التي يوجد فيها الجليد وبخاره في حالة توازن. * يلاحظ أن المنحنيات تلتقى في نقطة واحدة (B) تسمى بالنقطة الثلاثية وعندها يجتمع كل من الصلب والسائل والبخار في حالة توازن ودرجة للحرارة التي يتم فيها ذلك هي (C/.0.0) في ضغط قدره 4.58 مم زئبق. وتعتبر هذه النقطة تحديدا أدق النقطة السفلي في تدريج الترمومترات. ### العلاقة بين ضغط البخار وحجمه مع ثبوت درجة حرارته: #### القانون الأول لدالتون (Dalton): * نفرض أن لدينا إسطوانة ذات مكبس وبها بخار ويمكننا حساب الضغط والحجم في أي لحظة وأن درجة الحرارة ثابتة أثناء التغير. فإننا نلاحظ من العلاقة بين الضغط والحجم لبخار (شكل (٦) أن البخار يتبع تقريبا قانون بويل (المنحنى AB) أما إذا ضغط الغاز أكثر من ذلك فإنه يتحول إلى بخار مشبع وأن الضغط يظل ثابتا (المنحنى BC) مهما قل الحجم طالما أن درجة الحرارة ثابتة ، وأن هذا يعنى أن ضغط البخار المشبع لا يتوقف إلا على درجة الحرارة وهذا هو القانون الأول لدالتون. إذا ضغطنا البخار أكثر من ذلك فإن البخار المشبع يتحول إلى سائل