محتويات
- لماذا يحدث التسامي
- شروط حدوث التسامي
- استخدامات التسامي
- العوامل المؤثرة على عملية التسامي
- مثال على التسامي
لماذا يحدث التسامي
التسامي هو عبارة عن عملية يتم فيها تحويل المرحلة الصلبة للمادة إلى الغازية، مع عدم حدوث مرحلة سائلة في المنتصف، حيث إن من يهتم بدورة الماء، في الغالب يستعمل التسامي حتى يصف عملية تحول الثلج والجليد إلى بخار ماء في الهواء دون أن يحدث ذوبان للماء أولًا.
كما أن العملية المعروفة بأنها عكس التسامي تسمى (الترسيب)، وفيها يتحول بخار الماء إلى جليد على الفور، مثل رقاقات الثلج، بالإضافة إلى أن رؤية التسامي وهو يحدث ليس أمر سهل، وبالأخص في الجليد، وفي الحقيقة إن أحسن طريقة لتصور التسامي هي التوقف عن استخدام الماء نهائيًا، ولكن استعمال ثاني أكسيد الكربون كأحد البدائل عنه.
ويمكن النظر إلى الثلج الجاف لفهم هذا الأمر، حيث إنه مادة صلبة، إلى جانب أن ثاني أكسيد الكربون المجمد، يؤدي إلى حدوث التسامي، أو يتحول إلى غاز عند وصوله إلى درجة حرارة -78.5 درجة مئوية، إذ أن الضباب الذي يتم رؤيته هو عبارة عن خليط من غاز ثاني أكسيد الكربون البارد والهواء الرطب والبارد، أُنشيء حينما ذاب الجليد الجاف، فيتم التسامي. [1]
عندما ترتفع درجة الحرارة، فإن ضغط بخار أي مادة يزداد مع المواد الصلبة كذلك، وليس مع السوائل فقط، حيث إن التسامي يتم حينما يكون الضغط الكلي للغلاف الجوي أقل من الضغط الخاص ببخار المركب، كما أن الذوبان لم يتم بعد لأنه لم يسخن بدرجة كافية، إذ أن ضغوط البخار للمركبات تختلف باختلاف كل مركب، بالإضافة إلى أن درجة حرارة الانصهار المتواجدة في مادة معينة تعتمد فقط بطريقة خفيفة على العالم الخارجي، بينما درجة الغليان تعتمد على الضغط المحيط بالمادة، والجدير بالذكر أن هذه الخاصية ليست للمادة، ولكنها خليط المادة والضغط الجوي. [2]
نتيجة لهذا فإنه من خلال تغيير الضغط الجوي، يمكن بسهولة تعديل درجة الغليان لترتفع أو تنخفض، مثلما يحدث في تدوير المقبض بالضبط، ولكن ذلك لا يحدث حتى الوصول إلى الانصهار، لذا عند وجود ضغط منخفض، في بعض حالات المادة، قد تنتقل نقطة الغليان إلى درجات حرارة أقل من نقطة الانصهار، ثم يحدث ما يُعرف بالتسامي، وللتوضيح بمعنى مختلف، يمكن ذكر أنه مع ارتفاع درجة الحرارة بشكل بطيء من البرودة الشديدة إلى الحرارة الشديدة، في جو ذو ضغط عالي، فإن الأشياء تذوب ومن ثم تغلي، في مواضع فراغ أو جو ذو ضغط منخفض، فعندها تصبح الأشياء سامية ولا تذوب أبدًا. [2]
شروط حدوث التسامي
من شروط تحولات الطور الخاص بمادة معينة هو وجود درجة حرارة وضغط المادة التي يتم فيها التسامي، كما أنه في الظروف العادية، مثلما هو موصوف عامةً من قبل النظرية الحركية، فإن إضافة الحرارة تؤدي إلى الحصول على الذرات المتواجدة في المادة الصلبة للطاقة فتكون حينها أقل في الارتباط ببعضها البعض
ذلك من الاعتماد على البنية الفيزيائية، ويتسبب هذا في الغالب إلى ذوبان المادة الصلبة على هيئة سائلة، وفي حال نظر الشخص إلى مخططات الطور، والتي هي تكون عبارة عن رسم بياني يوضح حالات المادة للضغوط والأحجام المتنوعة. [3]
حيث إن (النقطة الثلاثية) في ذلك الرسم البياني تمثل أقل حد من الضغط الذي تستطيع المادة تحمله في المرحلة السائلة، وخلال التعرض لذلك الضغط، حينما تقل درجة الحرارة إلى مستوى أقل من المرحلة الصلبة، فإنها تتحول على الفور إلى المرحلة الغازية.
ونتيجة هذا أنه في حال كانت النقطة الثلاثية مرتفعة الضغط، مثل ثاني أكسيد الكربون الصلب، فإن التسامي في الحقيقة أسهل من العمل على ذوبان تلك المادة لأن الضغوط العالية التي يحتاجها إلى التحويل إلى سوائل تكون هامة.[3]
استخدامات التسامي
التسامي هو عبارة عن تقنية يستخدمها الكيميائيون من أجل تنقية المركبات، وفي الغالب تُوضع مادة صلبة في وعاء يُسخن بعد ذلك أثناء التفريغ، وتحت ذلك الضغط القليل، فإن الصلب يتطاير ويتكثف كنوع من المركبات التي يتم تنقيتها على سطح مبرد، مما يجعله يترك الشوائب الغير متطايرة وراءه.
وعادةً ما يتحول ذلك السطح المبرد إلى شكل (إصبع بارد)، كما أنه عند توقف التسخين وتحرير الفراغ، يكون من السهل تجميع المركب الذي تصاعد من السطح المبرد، وغالبًا ما يحدث هذا باستعمال جهاز خاص بالتسامي. [4]
في الكثير من الأحيان يستخدم تسامي الصبغة بغرض الطباعة الملونة على بعض من الركائز المتنوعة، ويتضمن هذا الورق، ويتم استعمال سخان صغير من أجل تبخير مادة الصبغة الصلبة، والتي يحدث التصلب فيها بعد هذا على الورق.
حيث إن ذلك النوع من الطابعات يساعد في التحكم الغاية في الدقة في مستوى الألوان الرئيسية، إذ أنه من السهل العثور على صورة ذات جودة جيدة، حتى في حالة الطابعة ذات الدقة المنخفضة نسبيًا، وذلك عند المقارنة بالأنواع الأخرى للطابعات التي تحتوي على دقة مماثلة. [4]
العوامل المؤثرة على عملية التسامي
حينما يتم تسخين كلوريد الأمونيوم الصلب، فإنه يتحول على الفور إلى بخار كلوريد الأمونيوم، كما أنه عند تبريد بخار كلوريد الأمونيوم الساخن، فإنه في هذه الحالة يتحول على الفور إلى كلوريد الأمونيوم الصلب، اليود، كلوريد الأمونيوم، الكافور، والنفثالين والأنثراسين، حيث إن التبخر هو عملية تحويل السائل حتى يصبح بخار عند أي درجة حرارة أقل من نقطة غليانه بالتبخر، وعند الرغبة في توضيح العوامل المؤثرة على عملية التسامي فإنها تكون كالآتي: [5]
- درجة الحرارة: يرتفع معدل التبخر مع ارتفاع درجة الحرارة، وذلك لأنه مع ارتفاع درجة الحرارة، فإن أكبر عدد من الجسيمات يحصل على طاقة حركية كافية من أجل الدخول في طور البخار.
- المساحة السطحية: يرتفع معدل التبخر مع ارتفاع مساحة السطح الخاصة بالسائل.
- سرعة الرياح: يرتفع معدل التبخر كذلك مع ارتفاع سرعة الرياح، وذلك لأنه مع ارتفاع سرعة الرياح، فإن جزيئات بخار الماء تتحرك بعيدًا مع الرياح، مما يتسبب في انخفاض مستوى البخار في الغلاف الجوي.
- الرطوبة: الرطوبة هي مستوى بخار الماء الموجود في الهواء، حيث إن الهواء المحيط بنا لا يمكن أن يحتوي على كمية أكثر من المحددة من بخار الماء عند درجة حرارة معينة، إذ أن كمية الماء في الهواء إن كانت كبيرة بالفعل، أي أنها تحتوي على رطوبة أكبر، فإن نسبة التبخر تنخفض، مما يجعل معدل التبخر يزداد مع انخفاض الرطوبة في الغلاف الجوي.
مثال على التسامي
التسامي هو تحويل متخصص للحالة حينما تتخطى مادة صلبة الطور السائل، حيث إنها تتحرك مباشرة إلى الحالة الغازية، إذ يتم هذا لأن المادة تعمل على إمتصاص الطاقة بشكل سريع من البيئة المحيطة، إذ لا يحدث الذوبان إطلاقًا، ومن الأمثلة على التسامي هي ما يلي: [6]
- يستطيع الثلج والجليد أن يسخن في خلال فصل الشتاء دون أن يحدث الذوبان.
- (الجليد الجاف) أو ما يُعرف باسم سامية ثاني أكسيد الكربون الصلب.
- الأطعمة المجمدة ستكون جيدة وسوف يجد الشخص بلورات ثلجية داخل الكيس أو الصندوق.
- كرات العثة تكون سامية.
رد مع اقتباس