الرئيسية l هندسة التبريد والتكييف l أساسيات التبريد l المبادىء الأساسية للتبريد – المحاضرة الأولى – المادة وحالاتها فى الطبيعة

المبادىء الأساسية للتبريد – المحاضرة الأولى – المادة وحالاتها فى الطبيعة

1- المادة :

كل ما له وزن (ك) ويشغل حيزا من الفراغ فهو مادة والمادة لاتفنى ولا تخلق من عدم . والوحدة البنائية للمادة هى الجزئ وهو اصغر مكون للمادة يحمل كل صفاتها الطبيعية والكيميائية وهو بدوره يتكون من اتحاد جسيمات أصغر منه وأدق تدعى ذرات ، والجزئ المكون من اتحاد ذرة واحدة أو أكثر متشابهة يسمى عنصرا والمكون من اتحاد ذرات مختلفة يسمى مركبا وعدد العناصر فى الطبيعة 92 عنصرا أما عدد المركبات فلا نهائى ولا حصر لها  .

والذرة وهى المكونه للجزئ فى ذاتها تتكون من نواة فى مركزها من جسيمات تحمل شحنة موجبة تدعى بروتونات وأخرى مساوية لها فى الكتلة لاتحمل شحنة كهربية وكلاهما يشكلان الوزن الذرى للذرة ، يدور حول نواة الذرة جسيمات أدق منها حجما وكتلة وتحمل شحنات سالبة تسمى الألكترونيات تدور حول النواة فى مدارات وكل مدار له سعة عددية  من الالكترونيات لا يحمل أكثر منها (ضعف مربع رقم المدار )   وممكن أقل ، الذرة متعادلة كهربيا فعدد الألكترونات يساوى عدد البروتونات وهذا العدد يعرف بالعدد الذرى

2- حالات المادة فى الطبيعة (صلبة – سائلة – غازية – بلازما) 

جزيئات المادة فى حركة دائمة فى الفراغات البينية فيما بينها ومحيط الفراغ حول الجزئيحدد طبيعة المادة من حيث تماسكها وميوعتها وحالتها التى نعهدها عليها فى الظروف الطبيعية العادية من ضغط ودرجة حرارة فإما أن تكون صلبة أو سائلة أو غازية أو أيونية (بلازما)

الحالة الصلبة

فيها الجزيئات شديدة القرب من بعضها البعض ومتماسكة بقوة تجاذب عالية والفراغ المتاح له يكاد يكون منعدما مما يحد من حركة الجزئ – ( تخيل أنك راكب (جزئ) فى عربة مترو سعتها 50 راكب بها 300 راكب فلن تستطيع أن تحك ظهرك) – وسرعته فتأخذ المادة الشكل المتماسك أى الصلب شكلا ثابتا يصعب تغييره بسهولة فقطعة الحديد لايمكن تغيير شكلها دون صهرها (امتصاص طاقة عالية تتحول إلى طاقة حركية للجزئ تدفعه بعيدا عما يجاورة من جزيئات وتتسارع حركته ويصبح قابل للتدفق والإنسياب مثل الماء ويسهل تشكيله فى أشكال أخرى ، وكما الشمع الصلب بالحرارة يسيح وبفقدها يعود صلبا يطلق على تحول المادة الصلبة إلى سائلة بعملية الانصهار والحرارة اللازمة للعملية بالحرارة الكامنة للإنصهار

صلب + حرارة الانصهار  ←     سائل

الحالة السائلة

كما هو واضح فى ش (1) الجزيئات فى المادة السائلة أقل ارتباطا ببعضها عنها فى المادة الصلبة فهى أكثر تباعدا والفراغ البينى أكبر مما يوفر لها إمكانية التدفق والإنسياب حول بعضها البعض لتتشكل بشكل الوعاء الحاوى لها ، وبرفع درجة حرارة السائل (امتصاص حرارة) تكتسب جزيئات السائل طاقة حرارية تتحول إلى طاقة حركية فتزيد سرعة جزيئاته مبتعده عن بعضها البعض لتصبح أكثر حرية متجاوزة الوعاء الحاوى لها لتنتشر فى أقصى فراغ متاح لها على شكل غاز (الحالة الثالثة للمادة)

سائل + حرارة كامنة للتبخر     ←      غاز (أو بخار السائل)

الحالة الغازية

فى المادة الغازية الجزيئات أقل ارتباطا ببعضها البعض عن مثيلتها فى الحالة السائلة ويكاد يكون منعدما فتتحرك الجزيئات بحرية مطلقة فى اتجاهات عشوائية شاغلة اى حجم يتاح لها فى الفراغ فلو أن بشقة ما تسريب لغاز البوتجاز لانتشر الغاز وتجاوز فى انتشاره الشقة الى العمارة بأكملها وحتى الشارع ومن ثم ليس للغاز شكلا شكلا أو حجما محددا كما فى غيره من الصلب والسائل وكما يتحول السائل بالحرارة (غليان) الى غاز فإن العكس يحدث للغاز إذا انتزعت من الحرارة (تبريد) تحول إلى غاز فى عملية تدعى بالتكاثف وهذا ما نلاحظة فجرا من قطرا مياة على أوراق الشجر فبخار الماء فى الجو مع تلامسه مع الاوراق يفقد حرارته ويتكاثف على الاوراق قطرات ندى

ونلخص بالمعادلات الاتية تحول المادة من صورة إلى أخرى

صلب + حرارة الانصهار      ←      سائل

سائل + حرارة التبخر           ←     غاز

عاز –  حرارة التكاثف          ←   سائل

سائل – حرارة التجمد          ←   صلب

والماء أوضح مثال لرؤية المادة فى صورها المختلفة (ثلجا ومءا وبخارا) فالثلج بالتسخين يصير ماءا والماء بالغليان يصبح بخار ماء (غاز) وبخار الماء بالتكثيف يعود ماءا والماء بالتبريد يصير ثلجا

الحالة الأيونية (البلازما)

تلك الحالة الرابعة للمادة وهى أشبة بالغازية ولكنه  فى صورة أيونية

                                         

 

 

 

اترك رد