يتم الخلط عادة بين الغاز والبخار في مجالات الفيزياء والكيمياء. كلاهما لهما خصائص مختلفة، وبالتالي ينبغي التعامل معهما بشكل مختلف من حيث تطبيقاتهما. هناك العديد الاختلافات بين الغاز والبخار.
سنخبرك في هذه المقالة عن الاختلافات بين الغاز والبخار ، وما هي خصائص كل منهما ومدى أهمية معرفة كيفية التفريق بينهما.
ما هو الغاز
الغاز هو مادة لا يمكن أن تتحول إلى سائلة عند تطبيق الضغط عليها. الغاز هو حالة من حالات المادة. في درجة حرارة الغرفة، الغاز لا يزال غازًا في حالته الطبيعية. لتغيير المرحلة ، عليك تغيير الضغط ودرجة الحرارة.
يمكن ضغط الغازات بسهولة ، ولكن ليس بنفس سهولة ضغط البخار الذي يظل في حالة انتقال ثابتة. تشغل الغازات مساحة أكبر من السوائل أو المواد الصلبة. تحتفظ جزيئات البخار بشكل محدد ، والذي يتم التحقق منه عند عرضها تحت المجهر ، بينما الغازات ليس لها شكل محدد.
الغاز المستخدم من قبل البشر هو غاز طبيعي يتكون من أبخرة من الرواسب الأحفورية ، والتي يمثل الميثان منها 90٪. يعتبر الغاز الطبيعي أرخص بكثير من النفط، لذلك يتم استخدامه في المنازل للتدفئة والطهي. ولا ينتج الكثير من ثاني أكسيد الكربون، لذا فهو يعتبر أقل ضرراً بالبيئة من النفط والفحم. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك القراءة عن مؤشر غازات الاحتباس الحراري الذي يؤثر على غلافنا الجوي ويرتبط بكيمياء الغازات، وهو أمر بالغ الأهمية لفهم الاختلافات بين الغاز والبخار.
ما هو البخار
البخار هو حالة من المادة تكون فيها المادة في الطور الغازي عند درجة حرارة وضغط معينين. يمكن تكوين البخار من السوائل والمواد الصلبة عن طريق استخدام الحرارة أو عن طريق تقليل الضغط.
واحدة من أبرز ميزات Steam هي قدرته على التوسع وشغل أي مساحة متاحة. وذلك لأن جزيئات البخار حرة الحركة وليس لها هيكل محدد كما هو الحال في المواد الصلبة والسوائل.
البخار لديه القدرة على نقل الحرارة. نظرًا لأن جزيئات البخار تمتلك طاقة حركية كبيرة، فإنها تستطيع نقل هذه الطاقة إلى أجسام أخرى من خلال تصادم الجزيئات. وهذا ما يحدث في معظم أنظمة التدفئة والتبريد، حيث يتم استخدام البخار لنقل الحرارة من مكان إلى آخر. هذه الخاصية مشابهة لتلك التي لوحظت في التبريد التبخيري، مما يضيف المزيد من الأهمية إلى خصائص البخار ومقارنته بالغازات.
كما أن كثافة البخار أقل بكثير من كثافة السوائل والمواد الصلبة. ولهذا السبب يميل البخار إلى الارتفاع في الغلاف الجوي ويمكن أن يؤدي إلى تشكل السحب وهطول الأمطار. وتعتبر هذه الخاصية مفيدة أيضًا في عملية التقطير، حيث يتم استخدام البخار لفصل المكونات المختلفة للخليط. يمكنك العثور على مزيد من المعلومات حول بخار الماء في هذا الرابط الذي يعد ضروريا لفهم أفضل لاستخدامات والاختلافات بين الغاز والبخار.
أنواع البخار
هناك أنواع مختلفة من البخار. يتم تقسيم أنواع البخار وفقًا للشكل الذي تكتسبه اعتمادًا على السياق الذي توجد فيه. دعونا نرى أهمها:
- بخار مكثف يتم ضغطه عند درجة حرارة ثابتة أو تبريده عند ضغط ثابت.
- بخار الماء هو الغاز الذي يتم إنتاجه عند تسخين الماء إلى 100 درجة مئوية عندما يغلي أو يتصاعد الجليد. إنه عديم الرائحة وعديم اللون.
- يعمل البخار القوة الدافعة وراء التوربينات لتوليد الطاقة الكهربائية أو الميكانيكية.
- يستخدم الطبخ بالبخار كطريقة طبخ لتحضير الطعام.
- بخار الدفع البحري. يتم استخدامه على القوارب ذات العجلات الجانبية.
- قاطرة بخارية الدفع.
الاختلافات بين الغاز والبخار
لقد رأينا بالفعل أن مصطلحات الغاز والبخار غالبًا ما يتم الخلط بينهما ، ولكن إنهما في الواقع حالتان مختلفتان للمادة.. على الرغم من أن كلاهما عبارة عن سوائل طور غازي ، إلا أن هناك بعض الاختلافات الرئيسية بينهما.
يُعرَّف الغاز بأنه مادة موجودة في الطور الغازي عند درجة حرارة الغرفة وضغطها ، بينما يشير البخار إلى مادة موجودة في الطور الغازي عند درجة حرارة وضغط معينين. أي أن الغاز عبارة عن سائل موجود في حالته الطبيعية ، بينما ينتج البخار عندما يتم تسخين أو تقليل ضغط سائل أو صلب.
الفرق الآخر هو أن الغازات لها تركيبة كيميائية محددة، في حين أن الأبخرة يمكن أن تكون خليطًا من مواد مختلفة في الطور الغازي. على سبيل المثال، الهواء الذي نتنفسه هو عبارة عن خليط من الغازات، في حين أن بخار الماء هو عبارة عن خليط من جزيئات الماء في الطور الغازي. إذا كنت تريد التعمق أكثر في الاختلافات بين هاتين الدولتين، يمكنك استشارة كيف يتشكل الضباب، لأنه مرتبط بتكثيف البخار وكيمياء الغازات.
وبالإضافة إلى ذلك، الغازات ذات كثافة أقل بكثير من السوائل والمواد الصلبة، بينما يمكن أن يكون للأبخرة كثافات مماثلة للسوائل التي تتولد منها أو تزيد عنها. وذلك لأن الأبخرة تتكون من سوائل أو مواد صلبة ذات كثافة أعلى بكثير من الغازات.
من حيث التطبيقات العملية، تُستخدم الغازات عادةً كوقود أو في العمليات الكيميائية، في حين تُستخدم الأبخرة في التدفئة والتبريد والتقطير، من بين استخدامات أخرى. على سبيل المثال، يعتبر البخار عنصرًا أساسيًا في توليد الطاقة الكهربائية، وخاصة في محطات الطاقة.
استخدامات البخار
للبخار تطبيقات صناعية واقتصادية هائلة. دعونا نرى أيهما الأكثر شهرة:
- توليد الكهرباء. البخار هو مفتاح توليد الكهرباء ، حيث تستخدم التوربينات البخارية. منطق الدائرة يجعل من الممكن تشغيل محطات توليد الطاقة على أنواع مختلفة من الوقود مثل الطاقة النووية أو الفحم أو الغاز الطبيعي ، حيث يتم تسخين المياه باستمرار حتى الغليان ويتمدد البخار لتشغيل التوربين ، وهو العمل المطلوب لتوليد الكهرباء. يتم توليد حوالي 90٪ من كهرباء العالم بهذه الطريقة.
- الاستخدام المنزلي يستخدم بخار الماء في الطهي وتنظيف الأقمشة والمنسوجات وحتى تدفئة المباني والمنازل. هذه الاستخدامات المختلفة ، سواء في المطبخ أو في غلاية المبنى ، تتطلب كمية معينة من الوقود.
- التطهير. نظرًا لارتفاع درجات الحرارة التي يمكن أن يصل إليها البخار ، يتم استخدامه في إجراءات تعقيم الأرضيات ومعدات المعامل وغيرها من المواد التي تتطلب آلية غير سامة لتنظيف الجراثيم والجراثيم.
- القوة الميكانيكية. كما هو الحال مع محطات الطاقة، يمكن للطاقة البخارية تشغيل الأنظمة الميكانيكية حسب الحاجة للتوسع. استفاد المحرك البخاري، الذي تم اختراعه خلال الثورة الصناعية، من هذه الخاصية واستخدمها كمصدر للطاقة للقطارات والسفن وحتى السيارات البخارية قبل اكتشاف الوقود الأحفوري. يمكنك أيضًا استكشاف المزيد حول كوكب مصنوع من البخار، والتي تتعلق باستخدام البخار.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول الاختلافات بين الغاز والبخار وما هي خصائص كل منهما.