سنتحدث اليوم عن إحدى العمليات الديناميكية الحرارية التي تحدث عادة في الطبيعة. يتعلق الأمر بـ عكس التسامي. يحدث عندما يحدث تغير طارد للحرارة في الحالة من غاز إلى صلب دون التحول أولاً إلى حالته السائلة. ولها أسماء أخرى مثل التسامي الانحداري أو الترسيب.
سنخبرك في هذه المقالة بجميع الخصائص ، وكيف يحدث ومدى أهمية التسامي العكسي.
الملامح الرئيسية
إنها عملية طاردة للحرارة لأن الجزيئات الغازية يجب أن تفقد الطاقة في شكل حرارة وتعطيها للبيئة. بهذه الطريقة ، يتم تحقيق أن ناتج هذا التفاعل يحتوي على طاقة أقل من تلك الخاصة بالمواد المتفاعلة. بطريقة تبرد بدرجة كافية ل التي يمكن أن تشكل بلورات أو تصلب أو تتجمد على السطح. يمكن رؤية عملية التسامي العكسي هذه حيث يوجد سطح جليدي بدرجة كافية بحيث يمكن ترسيب البلورات عليه مباشرة.
عندما نتحدث عن الترسب ، فإننا لا نشير إلى حقيقة أن الجسيمات تترسب من الطور الغازي دون ترطيب السطح فعليًا. عادة نجد ظاهرة التسامي العكسي على الأجسام الجليدية مثل الصقيع الذي يترسب على الأوراق خلال فصل الشتاء. يمكننا الكشف عن هذا الترسب لأنه يتكون من طبقة رقيقة من البلورات ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون أيضًا غبارًا ظاهرًا أو طينًا.
بفضل السيطرة على هذه العملية يمكن الحصول على مواد جديدة متعددة الطبقات حيث تتكون كل طبقة من مادة صلبة محددة يتم ترسيبها بواسطة العمليات الفيزيائية والكيميائية. لفهم هذه الظاهرة بشكل أفضل، يمكنك الرجوع إلى المعلومات حول التكثيف والتسامي و حالات المياه.
دور التسامي العكسي
إنه ، كما يوحي اسمه ، عملية تسامي مركبة. لا يبدأ من مادة تبخر صلبة ، ولكن من غاز يصلب أو يتجمد. قد يكون من المدهش تمامًا الاعتقاد بأنه يمكن تبريد الغاز إلى درجة أنه لا يحتاج حتى إلى المرور عبره إذا كان سائلًا في المقام الأول.
دعونا نرى ما هو الدور الذي يلعبه السطح في التسامي العكسي. عندما يكون الغاز في حالة من الفوضى والانتشار بشكل كبير، فإنه يبدأ في إعادة ترتيب خصائصه وتأسيس نفسه كمادة صلبة عندما تنخفض درجات الحرارة. هذا الترتيب صعب التنفيذ من الناحية الديناميكية الحرارية. وهو يحتاج إلى نوع من الدعم قادر على استقبال جزيئات الغاز حتى يمكن تركيزها. بمجرد تركيز الجسيمات ، يمكنها التفاعل مع بعضها البعض لتبادل الحرارة مع السطح الأكثر برودة.
وهذه هي الطريقة التي يفقدون بها الطاقة بفضل عمل السطح كمبادل حراري. عندما تقوم الجسيمات بتبادل الحرارة مع السطح الأكثر برودة، فإنها تصبح أبطأ وتتشكل النوى البلورية الأولى. تعمل هذه النوى كقاعدة لمجموعات أخرى من الجسيمات وبقية الغاز المحيط بها. بفضل هذا الهيكل، يمكن أن تبدأ عملية التسامي العكسي في التشكل. والنتيجة النهائية لهذه العملية هي تكوين طبقة من الزجاج الصلب على السطح. ولمعرفة المزيد عن حالات الماء يمكنك زيارة مقالتنا على .
شروط حدوث التسامي العكسي
لكي تتم هذه العملية ، أولاً وقبل كل شيء ، يجب أن تكون هناك عدة شروط. الأول هو أن سطح التلامس مع الجزيئات يجب أن تكون درجة حرارته أقل من نقطة التجمد. هذا يعني ذاك يجب أن يكون الغاز فائق التبريد بحيث بمجرد ملامسته للسطح، يمكن إزعاج استقراره بالكامل.
من ناحية أخرى ، إذا كان السطح باردًا بدرجة كافية ، يمكن نقل درجة حرارة الغاز المرتفعة بسرعة أكبر لجعل جميع الجسيمات تتكيف مع الهيكل الموجود على السطح. هناك العديد من طرق التسامي العكسي حيث لا يجب أن يكون سطح التلامس باردًا حتى يحدث التفاعل. في صناعة التكنولوجيا ، يتم إنجاز الكثير من العمل بهذه العملية ويسمى ترسيب البخار الكيميائي عن طريق الاحتراق.
أمثلة
دعونا نرى ما هي الأمثلة الرئيسية لهذا النوع من العملية. عندما نخرج البيرة من الثلاجة، يتحول الزجاج إلى اللون الأبيض. توفر الزجاجة مساحة سطح كافية لجزيئات بخار الماء لتصادم وتفقد كل طاقتها بسرعة. إذا كان الزجاج الذي يغطي البيرة أسود اللون، فإن اللون الأبيض سيكون أكثر وضوحًا. يمكننا خدشها بأظفر الإصبع لنرى أن البخار تحول إلى مادة صلبة.
في بعض الأحيان هذه العملية بحيث تصبح البيرة مغطاة بصقيع أبيض. يستمر التأثير لفترة قصيرة لأنه مع مرور الدقائق يتكثف ويصبح رطبًا في اليد.
ومثال آخر على ذلك هو الصقيع. تمامًا كما يحدث على جدران زجاجة البيرة، فإن الصقيع الذي يترسب على الجدران الداخلية لبعض الثلاجات يخضع أيضًا لهذه العملية. يمكن أيضًا ملاحظة هذه الطبقات من بلورات الجليد على زعانف التونة على مستوى الأرض. إنه جليد لا ينزل من السماء مثل الثلج. الهواء بارد جدًا لدرجة أنه عندما يلامس سطح النباتات فإنه يتجمد مباشرة. وتنتقل من الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة. لمزيد من المعلومات حول الظواهر المماثلة، انظر السحب.
الترسب الفيزيائي والكيميائي
حتى الآن تحدثنا فقط عن الماء. ومع ذلك، يمكن أن يحدث أيضًا مع مواد أو مركبات أخرى. لنفترض أن لدينا غرفة تحتوي على جزيئات غازية ذهبية. هنا يمكننا إدخال جسم متجمد ومقاوم وسيتم ترسيب طبقات من الذهب على هذا الجسم. ويمكن أن يحدث نفس الشيء مع المعادن أو المركبات الأخرى طالما أن زيادة الضغط ليست ضرورية لإنشاء الفراغ.
من ناحية أخرى ، لدينا ترسبات كيميائية. إذا كان هناك تفاعل كيميائي بين الغاز والسطح ، فهو ترسب كيميائي. يستخدم هذا بشكل شائع لطلاء البوليمر في الصناعة. بفضل الترسيب الكيميائي ، تتم معالجة الأسطح مثل الألماس والتنغستن والنتريد والكربيدات والسيليكون والجرافين وما إلى ذلك.
كما ترون ، فإن التسامي العكسي هو عملية طبيعية يستفيد منها البشر في استخدامات مختلفة في الصناعة. آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول التسامي العكسي وكيف يحدث.