ما هي درجة غليان الماء

درجة غليان الماء

تُعرف درجة غليان الماء بأنّها درجة الحرارة التي يتساوى عندها ضغط بخار الماء السائل مع الضغط المحيط به، حيثُ تبلغ درجة الغليان للماء عند 1 ضغط جوي 100 درجة مئوية، 373.15 كلفن، وهذه النقطة التي يبدأ عندها الماء بالغليان والتحول من الحالة السائلة إلى الحالة الغازيّة.[١]

العوامل التي تعتمد عليها درجة غليان الماء

تعتمد درجة غليان الماء على عدة عوامل، أبرزها ما يأتي:

الضغط الجوي

يؤثر الضغط الجوي (بالإنجليزية: Atmospheric Pressure) الذي يمارسه الغلاف الجوي في النظام المفتوح على سطح الماء وذلك بزيادة درجة الغليان، حيثُ يتناسب الضغط الجوي طرديًا مع درجة الغليان، فعندما يزداد الضغط الجوي المحيط بالماء، تزداد في المقابل الطاقة المطلوبة لحدوث عمليّة الغليان، وبالتالي تزداد درجة الغليان.[٢]

الارتفاع عن مستوى سطح البحر

تتناسب زيادة الارتفاع عن مستوى سطح البحر عكسيًّا مع الضغط الجوي، كلما زاد الارتفاع، قل الضغط الجوي، ويعود ذلك إلى كثافة الهواء المنخفضة في الأماكن المرتفعة، وبما أنّ الضغط الجوي يُصبح أقل، فإنَّ ضغط بخار الماء يقل بدوره أيضًا ليتمكن من الوصول إلى درجة الغليان، وبالتالي يقل مقدار الحرارة المطلوبة لجعل الضغط الجوي مساويًا لضغط بخار الماء، مما يجعل درجة الغليان أقل مع زيادة الارتفاعات.[٣]

درجة نقاوة المياه

تؤثر درجة نقاوة المياه على درجة الغليان، إذ تتناسب درجة نقاوة المياه عكسيًا مع درجة الغليان، فتقل درجة الغليان مع زيادة نقاوة الماء، لأن وجود الشوائب في الماء يُقلل من وجود جزيئات الماء التي لها الإمكانية على التبخر أثناء حدوث عمليّة الغليان، أي أن السائل غير النقي يتطلب كمية أكبر من الحرارة مقارنًة بنفس كمية السائل النقي، الأمر الذي ينتج عنه ارتفاع درجة غليان الماء الكلية.[٤]

ويشار إلى أنّه ليس جميع أنواع الشوائب تُسبب ارتفاع درجة الغليان، فبعض الأنواع النادرة التي تُقلل من درجة الغليان، وبالتالي يجب معرفة نوع الشوائب في المياه لمعرفة مدى تأثيرها على درجة الغليان.[٤]

أنواع الجزيئات

تُحدد أنواع الجزيئات (بالإنجليزية: Types of Molecules) التي يتكوّن منها السائل مقدار درجة غليانه، حيثُ كلما كانت الروابط بين الجزيئات أقوى، كانت درجة الغليان أعلى، وكلما كانت الروابط بين الجزيئات أضعف، كانت درجة الغليان أقل.[٥]

درجة الحرارة

يحدث أثناء عمليّة الغليان تحوّل جزيئات السائل ذات النشاط الأعلى إلى الحالة الغازيّة والتي بدورها تنتشر في الغلاف الجوي وهذا التحول يحتاج إلى طاقة حرارية، ويُشار إلى أنّ جزيئات الغاز التي تغادر السائل تأخذ معها طاقة حرارية من السائل، ولهذا السبب تبقى درجة الحرارة في السائل ثابتة خلال حدوث عمليّة الغليان، أي أنّ درجة الحرارة للماء تبقى ثابتة عند 100 درجة مئوية أثناء عمليّة الغليان.[٢]

ضغط البخار

يمثّل ضغط البخار (بالإنجليزية: Vapor Pressure) الضغط الصاعد نتيجة خروج الجزيئات من السائل أثناء عمليّة التبخر واصطدامها بجزيئات الهواء في الغلاف الجوي، بحيث يؤدي ضغط البخار للسائل إلى تقليل الضغط الجوي الواقع على ذلك السائل، أي أنّه كلما كان ضغط البخار للماء أعلى، كانت درجة الغليان أقل.[٢]

سبب ارتفاع درجة غليان الماء مقارنة مع سوائل أخرى

يعود سبب هذا الارتفاع في درجة غليان الماء إلى القوى الداخلية الكبيرة بين جزيئاته مقارنةً مع السوائل الأخرى، فعندما يكون الترابط أقوى بين جزيئات السائل تكون درجة الغليان أعلى، ويُشار إلى أنّ القوى العالية بين الجزيئات تتواجد على نحوٍ أكبر في السوائل مقارنةً بالغازات.[٦]

وبما أنّ الماء يتكوّن من جزيء الأكسجين والهيدروجين، فتتشكّل بين تلك الجزيئات الروابط الهيدروجينية، والتي تُعد من الروابط القوية التي تؤدي إلى ترابط جزيئات الماء ببعضها البعض وتمكنها من مقاومة الانتقال إلى الحالة الغازيّة.[٦]

تمثّل درجة غليان الماء نقطة تساوي الضغط الجوي مع ضغط البخار عند سطح الماء، حيثُ تبلغ درجة غليان الماء 100 درجة مئوية، وتعتمد درجة الغليان على عدّة عوامل منها؛ الضغط الجوي، وضغط بخار السائل، والارتفاع عن سطح البحر، ودرجة الحرارة، إضافة إلى أنواع الجزيئات، ويعود السبب في أنّ درجة غليان الماء أعلى من غيرها من السوائل هو القوى الداخلية الكبيرة بين جزيئات الماء.

المراجع

1. ↑ “Melting Point and Boiling Point”, byjus, Retrieved 13/9/2021. Edited.
2. ^ أ ب ت “Boiling”, libretexts, Retrieved 13/9/2021. Edited.
3. ↑ “How do atmospheric pressure and elevation affect boiling point?”, socratic, Retrieved 13/9/2021. Edited.
4. ^ أ ب “How do impurities affect boiling point?”, byjus, Retrieved 14/9/2021. Edited.
5. ↑ “Boiling”, chem.purdue, Retrieved 14/9/2021. Edited.
6. ^ أ ب “AP Biology : AP Biology”, varsitytutors, Retrieved 14/9/2021. Edited.