ما هو بخار الماء؟ وسنتحدث أيضًا عن ماهية بخار الماء، وكثافة بخار الماء، ومصدر بخار الماء، وتمثيل جزيء بخار الماء. كل هذه المواضيع تجدونها في هذه المقالة.
ما هو بخار الماء
بخار الماء هو الحالة الغازية للمياه. وينتج عن غليان وتبخر الماء السائل. وهو عديم اللون، مستقل عن الظروف الفيزيائية المصاحبة له، وهو أخف من الهواء ويسبب ظاهرة الحمل الحراري.
في الظروف الجوية العادية، يتشكل بخار الماء بشكل مستمر عن طريق التبخر ثم يتم إزالته بالتكثيف، وعادة ما يكون الشكل المتكثف مرئيا، وذلك بسبب وجود قطرات مجهرية من الماء معلقة في الهواء، كما هو الحال في السحب والضباب.
مكونات بخار الماء توجد المواد في الطبيعة في ثلاثة أشكال تعرف بحالات المادة: الصلبة والسائلة والغازية. المادة في الحالة الصلبة لها شكل محدد وحجم ثابت، مثل كتاب أو قلم أو أي شيء يمكن الإمساك به. أما المادة في الحالة السائلة فلها حجم ثابت، لكن لا يوجد… ولها شكل محدد، ولكنها تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه، ولا يمكن حملها مثل الحليب. الحالة الثالثة هي الحالة الغازية، إذ ليس لها حجم ثابت أو شكل محدد، ولا يمكن الاحتفاظ بها. ومثال على ذلك بخار الماء، ويمكن أن تتحول المادة من حالة إلى أخرى.
كثافة بخار الماء
الكثافة هي: كتلة وحدة حجم المواد. يتم التعبير عن الكثافة رياضياً بالعلاقة التالية: (الكثافة = الكتلة / الحجم). تقاس الكثافة بوحدات (جم/سم3) أو (كجم/م3)، وتعتبر من الخواص الفيزيائية للمواد، وتختلف من مادة إلى أخرى. إنه ثابت بالنسبة لمادة واحدة.
الكثافة هي خاصية تتأثر بالضغط والحرارة. عندما تتأثر الأجسام بالحرارة فإنها تتمدد وتقل كثافتها. ولذلك، يتم تسجيل الكثافة عادة عند درجات الحرارة والضغوط القياسية.
تكون كثافة الماء (1 جم/سم3) أو (1000 كجم/م3) عند درجة حرارة 4 درجات مئوية. وهذا يعني أن كل 1000 كيلوجرام من الماء يشغل مساحة 1 م3، وتقل كثافة الماء مع انخفاض درجة حرارته.
مصدر بخار الماء
1- النتح
أحد المصادر الرئيسية لبخار الماء، ويعرف بأنه فقدان الماء من خلال أوراق النبات.
2- الإفرازات
إخراج الحيوانات والكائنات الحية من الماء عن طريق التنفس أو التبول.
3- الغبار
تبخر الماء من داخل التربة الموجودة في النباتات أو المسطحات المائية.
4- التسامي
ويتحول الجليد أو الثلج مباشرة إلى بخار ماء دون المرور بمرحلة ذوبان السائل.
5- المسطحات المائية
يتكون بخار الماء من المسطحات المائية الكبيرة، مثل المحيطات والأنهار والبحار وغيرها من أشكال المسطحات المائية، وهذا ما يفسر الفرق بين التكثيف والتبخر.
6- الغطاء الجليدي
ومن مصادر بخار الماء الغطاء الجليدي الموجود في الأماكن الجليدية مثل القطبين.
7-تربة رطبة
مصدر أساسي لبخار الماء أيضًا.
8- العمليات البيولوجية
ومن مصادر بخار الماء أيضًا العمليات الحيوية التي تحدث داخل الكائنات الحية، مثل عملية التنفس.
9- الماء المغلي
يمكن إنتاج بخار الماء من تبخر أو غليان الماء السائل أو من تسامي الجليد. على عكس الأشكال الأخرى من الماء، فإن بخار الماء غير مرئي. في ظل الظروف الجوية العادية، يتم توليد بخار الماء بشكل مستمر عن طريق التبخر ويتم إزالته عن طريق التكثيف.
وهو أقل كثافة من الهواء ويسبب تيارات الحمل الحراري التي يمكن أن تؤدي إلى تكون السحب.
تمثيل جزيء بخار الماء
يتكون جزيء الماء من ذرة أكسجين مركزية ترتبط بها ذرتان هيدروجين من الطرفين بواسطة رابطة تساهمية، بحيث تكون صيغته الكيميائية H2O. في الظروف القياسية للضغط ودرجة الحرارة، يكون الماء سائلا؛ تتشكل الحالة الصلبة عند نقطة التجمد، وتسمى الجليد. وتتكون الحالة الغازية عند درجة الغليان، وتسمى بخار الماء.
عندما تقوم بتسخين الماء في وعاء، تكتسب جزيئات الماء طاقة، وعندما تكتسب طاقة كافية، يمكنها كسر الروابط بينها والهروب إلى الغلاف الجوي على شكل غاز. عندما تهرب جزيئات الماء من سطح الماء المغلي وترتفع فوق الوعاء، فإنها تفقد الطاقة (على شكل حرارة).
ونتيجة لذلك، تتكثف جزيئات الماء البارد هذه وتتحول إلى قطرات صغيرة من الماء نراها على شكل بخار.
تتبع عملية تكوين السحابة نفس هذه المبادئ الأساسية. ومع ارتفاع الماء الساخن (حاملاً الرطوبة على شكل بخار ماء)، فإنه يتمدد ويبرد، وعندما يحدث ذلك يتكثف بخار الماء ويتحول إلى سائل.
وهذا التكثيف هو ما تراه على النباتات أو نوافذ السيارات في الصباح في فصل الربيع.
وفي حالة السحب، تلتصق قطرات الماء بجزيئات الغبار الصغيرة المعلقة في الهواء، وتؤدي المليارات من جزيئات الغبار الرطبة هذه إلى تكوين السحب.