لماذا يحتوي الهواء على بخار الماء فقط وليس أنواعًا أخرى من الأبخرة؟

يحتوي الهواء بالفعل على العديد من الأبخرة المختلفة.

في أي وقت تشم فيه رائحة شيء ما، فذلك لأن تركيزًا قويًا من هذا البخار المعين قد دخل الهواء ثم دخل إلى أنفك.

على سبيل المثال، عندما يتساقط زيت النعناع، يتبخر بعضه بشكل طبيعي.

ثم يدخل زيت النعناع في حالة البخار إلى أنفك وتشمه.

إذا تم القيام به بشكل صحيح، يمكن تبخير أي شيء تقريبًا وتبديده في الهواء الطلق.

على الرغم من وجود مادة شائعة مثل الخل في الحالة السائلة في درجة حرارة الغرفة، إلا أن بعضها لا يزال يتحول إلى بخار ويتبدد في الهواء.

كيف يكون هذا ممكنا؟

المفتاح هو أنه ليس كل جزيء في سائل له نفس الطاقة.

لا تخبرنا درجة حرارة كوب السائل عن الطاقة الدقيقة لكل جزيء.

بدلاً من ذلك، تعطينا درجة الحرارة فكرة عن متوسط ​​الطاقة لجميع الجزيئات.

بسبب الطبيعة العشوائية المتصاعدة للحركة الحرارية، فإن بعض الجزيئات في السائل ينتهي بها الأمر بطاقة أكبر بكثير من المتوسط ​، وينتهي الأمر ببعض الجزيئات بطاقة أقل من المتوسط.

غالبًا ما تمتلك الجزيئات التي تحتوي على طاقة أكبر من المتوسط ​​طاقة كافية لتحرر روابطها الجزيئية ذات الحالة السائلة وتنطلق بحرية في الهواء.

بهذه الطريقة ، سوف تتبخر كمية من السائل دائمًا من سطحه، بغض النظر عن درجة حرارة السائل.

ربما تكون قد تعلمت في المدرسة أن السائل الموجود في وعاء مغلق عند التوازن لن يكون له صافي تبخر.

ومع ذلك، حتى في هذه الحالة، لا يزال بعض السائل يتبخر (لكنه لا يزال عالقًا في الحاوية كبخار).

نظرًا لوجود العديد من الجزيئات في البخار المتكثف على السائل في الثانية مثل وجود جزيئات في تبخر السائل، فلا يوجد تبخر صافٍ ، ولكن لا يزال هناك تبخر.

ومع ذلك، فإن هذا المفهوم ينطبق فقط على الحاويات المغلقة.

السائل الموجود في حاوية مفتوحة أو ليس في أي حاوية على الإطلاق ليس نظامًا مغلقًا ولا يمكن أن يصل إلى التوازن.

إذا أعطيت الوقت الكافي ، فإن السائل الذي يتعرض للهواء الطلق سوف يتبخر تمامًا في النهاية.

كلمة "بخار" في العلم تعني مادة في حالة الغاز.

لذلك ، فإن الأكسجين الموجود في الهواء هو في الواقع بخار.

بالإضافة إلى الأبخرة الموجودة في الهواء والتي لها رائحة قوية، يحتوي الهواء على العديد من الأبخرة الأخرى.

أكثر الأبخرة وفرة في الهواء (بالجزء الجزيئي) هي (1) النيتروجين، (2) الأكسجين، (3) الأرجون، (4) بخار الماء، و (5) ثاني أكسيد الكربون، بهذا الترتيب.

بشكل مثير للدهشة، هذه الأبخرة الخمسة تشكل حوالي 99.997٪ من الهواء.

لذلك ، تشتمل العمليات الكيميائية الأكثر شيوعًا التي تنطوي على الهواء على واحد أو أكثر من هذه الأبخرة الخمسة.

لاحظ أنه على المستوى المحلي، فإن كمية بخار الماء في الهواء متغيرة بدرجة كبيرة.

يمكن أن يكون أكثر وفرة من الأرجون أو أقل وفرة بكثير من ثاني أكسيد الكربون.

يأتي النيتروجين في الهواء على شكل نيتروجين جزيئي (N2) ويتم تثبيته بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في التربة، وبالتالي إنشاء المصدر الأكثر شيوعًا للنيتروجين للنباتات.

تستخدم الحيوانات بخار الأكسجين الموجود في الهواء للمساعدة في إطلاق الطاقة من الغذاء من خلال التنفس الخلوي.

عندما تتنفس الهواء، فإن الأكسجين هو الذي يستخدمه جسمك.

يتسبب الأكسجين الموجود في الهواء أيضًا في صدأ المعادن.

بالإضافة إلى ذلك ، يتيح الأكسجين إمكانية الاحتراق الكيميائي الشائع ، كما يحدث في الحرائق اليومية وحرق الوقود الشائع.

يتخذ الأكسجين الموجود في الهواء شكل الأكسجين الجزيئي الشائع (O2) والأوزون (O3).

يساعد الأوزون الموجود في الغلاف الجوي العلوي على حجب وحماية الأرض من الأشعة فوق البنفسجية الضارة في ضوء الشمس.

غالبًا ما يتحول بخار الماء في الهواء إلى غيوم وضباب ومطر وثلج وبَرَد وندى.

لهذا السبب ، فإن محتوى بخار الماء في الهواء هو محرك كبير لتأثيرات الطقس.

يأتي معظم بخار الماء في الهواء من تبخر المحيطات والأنهار والبحيرات.

الأرجون هو غاز نبيل ولا يشارك في أي تفاعلات كيميائية في درجات الحرارة المحيطة.

هذا في الواقع يجعل الأرجون مفيدًا جدًا في العمليات التي تريد فيها قمع التفاعلات الكيميائية.

على سبيل المثال، الأرجون هو الغاز المستخدم عادةً في المصابيح المتوهجة، حيث يؤدي كبت التفاعلات الكيميائية إلى جعل خيوط الضوء تدوم لفترة أطول.

تستخدم النباتات ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء للمساعدة في تحويل الطاقة في ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية من خلال عملية التمثيل الضوئي المخزنة في السكريات والنشويات.

إن الكميات الأعلى من المعتاد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هي ما يحبس كميات أكبر من المعتاد من الحرارة وهو المحرك الرئيسي للاحترار العالمي.

من بين الأبخرة الخمسة الرئيسية في الهواء، تبقى أربعة منها (النيتروجين والأكسجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون) في حالة الغاز في درجات الحرارة الشائعة في الغلاف الجوي.

في المقابل، يريد الماء عادةً أن يكون في الحالة السائلة عند درجات الحرارة هذه.

لذلك، من بين الأبخرة الخمسة التي تشكل حوالي 99.997٪ من الهواء، فإن بخار الماء هو الوحيد الذي يحاول باستمرار التحول إلى سائل.

لهذا السبب ، فإن محتوى بخار الماء في الهواء - والذي نسميه الرطوبة في الحياة اليومية - له تأثير كبير على الطقس، وعلى شعور الهواء بالجلد ، وعلى سرعة جفاف الأشياء، وعلى العمليات اليومية الأخرى.

في الظروف العادية ، تشكل جميع الأبخرة الأخرى في الهواء بالإضافة إلى هذه الأبخرة الخمسة الرئيسية حوالي 0.003٪ من الهواء.

لذلك، فإن هذه الأبخرة الأخرى لها تأثير ضئيل باستثناء الظواهر التي تعمل بتركيزات منخفضة جدًا، مثل فعل الشم.

ومع ذلك، يمكن أن تنشأ حالات غير طبيعية تضع أبخرة أخرى في الهواء بتركيزات عالية.

البخار الذي يتكوّن بشكل شائع إلى مستويات ضارة في المواقف غير الطبيعية هو أول أكسيد الكربون.

في ظل الظروف العادية، يكون أول أكسيد الكربون الموجود في الهواء بتركيز منخفض جدًا وهو آمن.

ومع ذلك، فإن الأجهزة مثل سخانات المياه والأفران التي لا يتم تنفيسها بشكل صحيح يمكن أن تسبب تركيزات عالية بشكل غير عادي من بخار أول أكسيد الكربون في الهواء ، والتي يمكن أن تكون مميتة للإنسان.

لهذا السبب، يجب أن يكون لدى كل شخص جهاز إنذار أول أكسيد الكربون في منزله.

على الرغم من أن بخار الماء الموجود في الهواء يريد بطبيعة الحال أن يتكثف إلى سائل، إلا أنه يمكن إجبار الأبخرة الأربعة الأخرى على التحول إلى سائل باستخدام الآلات.

يستخدم النيتروجين السائل بشكل شائع كسائل مبرد، أي سائل يمكنه توفير درجات حرارة شديدة البرودة بسرعة.

يشيع استخدام الأكسجين السائل كعامل مؤكسد يساعد على حرق الوقود في محركات الصواريخ.

يشيع استخدام الأرجون السائل كسائل مبرد في التطبيقات التي يكون فيها النيتروجين السائل شديد التفاعل.

عند الضغط الجوي، لا يمكن لثاني أكسيد الكربون أن يشكل سائلًا في أي درجة حرارة.

عند تبريده بدرجة كافية عند الضغط الجوي، يشكل ثاني أكسيد الكربون بدلاً من ذلك مادة صلبة تسمى عادةً الثلج الجاف.

يستخدم الثلج الجاف في آلات الضباب وكربونات المشروبات.

كما ترون، هناك العديد من الأبخرة في الهواء وهي تشارك في العديد من الظواهر المختلفة.