آیا تا به حال متوجه شدهاید که روی سطح یک لیوان سرد یا داخل پنجره خانه در روزهای سرد، قطرههای ریز آب شکل میگیرند؟ این قطرات نمونهای از پدیدهای به نام «میعان» هستند؛ فرآیندی که در آن بخار موجود در هوا با کاهش دما به مایع تبدیل شده و به شکل قطرات آب ظاهر میشود. برخلاف تبخیر که مایع را به بخار تبدیل میکند، میعان مسیر برعکس تغییر حالت را طی میکند.
در این مطلب از مجموعه مدارس سلام شما را با تعریف میعان، انواع آن، شرایط شکلگیری، کاربردها و حتی آزمایش ساده برای مشاهده عملی آن آشنا خواهیم کرد تا دریابید که میعان نقش مهمی در علوم، محیط زیست و زندگی روزمره دارد.
میعان چیست؟
میعان یکی از حالتهای ماده است. وقتی بخار آب موجود در هوا به قطرات کوچک آب تبدیل میشود. این اتفاق زمانی رخ میدهد که هوای گرم و مرطوب با یک سطح سرد مثل شیشه پنجره یا دیوار خنک برخورد میکند. در چنین شرایطی هوای گرم دیگر نمیتواند رطوبت زیادی را در خود نگه دارد و رطوبت اضافی بهصورت قطرات آب روی سطح سرد مینشیند.
حتی وقتی هوای گرم و مرطوب با هوای سرد روبهرو میشود هم همین فرآیند رخ میدهد و قطرات ریز آب شکل میگیرند؛ این را به سادگی میتوانیم روی دیوارههای سرد یا شیشههای خانه ببینیم.
در ادامه چند مثال برای میعان شرح خواهیم داد تا بهتر بدانید که میعان چیست.
چند مثال برای میعان
وقتی درباره میعان صحبت میکنیم، نمونههای زیادی از آن را میتوان در زندگی روزمره دید. برای مثال ابرهایی که در آسمان شکل میگیرند نتیجه سرد شدن بخار آب در ارتفاعات هستند. شبنم صبحگاهی هم زمانی پدیدار میشود که دما به نقطه شبنم برسد و قطرههای ریز آب روی برگها و چمن بنشینند. به طور دقیقتر، چند مثال برای میعان به اینصورت است:
ابرهای آسمانی
بخش بزرگی از چرخه آب زمین به تشکیل ابرها وابسته است. وقتی آب موجود در دریاها، رودخانهها و دریاچهها در اثر گرمای خورشید تبخیر میشود و به شکل بخار به جو بالا میرود، با سردی هوا در ارتفاعات روبهرو میشود. این کاهش دما باعث میشود بخارها حرارت خود را از دست بدهند و به قطرات ریز آب تبدیل شوند. تجمع همین قطرات در کنار هم ابرها را میسازد و زمانی که این قطرات آن قدر بزرگ و سنگین شوند که دیگر نتوانند در هوا معلق بمانند، باران پدید میآید.
شبنم صبحگاهی
در صبحهای سرد، زمانی که هوا و سطح اجسام گرمای روز قبل را از دست دادهاند، بخار آب موجود در هوا نمیتواند به همان اندازه در خود باقی بماند و به حالت مایع در میآید. این تغییر در دمایی رخ میدهد که به آن نقطه شبنم میگویند. به همین دلیل روی برگها، چمنها، سقفها و حتی ماشینها قطرههای درخشانی از آب دیده میشود. شبنم علاوه بر زیبایی، برای گیاهان و بذرهای کوچک هم منبع رطوبت به شمار میرود.
شیشههای مهآلود ماشین
یکی از رایجترین دردسرهای رانندگی در زمستان شیشههای مهآلود است. علت آن تماس هوای مرطوب داخل خودرو با شیشه سردی میباشد که دمای بیرون آن را پایین آورده است. بخار موجود در هوای گرم داخل خودرو وقتی به سطح سرد شیشه میرسد، به سرعت میعان پیدا میکند و لایهای از قطرات ریز آب روی شیشه تشکیل میدهد. این اتفاق میتواند دید راننده را مختل کند و به همین دلیل هم استفاده از بخاری یا تهویه برای متعادل کردن دما ضروری است.
قوطیهای نوشابه خنک
در یک روز گرم تابستانی وقتی قوطی یا بطری نوشیدنی سرد را از یخچال بیرون میآوریم، خیلی زود سطح آن پوشیده از قطرات آب میشود. دلیل این اتفاق آن نیست که نوشیدنی از داخل قوطی بیرون آمده، بلکه بخار موجود در هوای اطراف با سطح سرد برخورد میکند و دمای آن به قدری کاهش مییابد که نمیتواند به صورت بخار باقی بماند. در نتیجه قطرات ریز آب روی سطح خارجی ظرف شکل میگیرند و ظاهری شبیه به عرق کردن قوطی ایجاد میکنند.
مه در هوا
مه در واقع همان ابر است که به جای آسمان در نزدیکی سطح زمین تشکیل میشود. وقتی هوای مرطوب با سطح سرد زمین یا جاده تماس پیدا کند و دمای آن به نقطه شبنم برسد، بخار موجود در هوا به ذرات ریز آب تبدیل میشود و به شکل لایهای مهآلود در میآید.
میعان روی شیشه عینک
کسانی که عینک میزنند به خوبی با پدیده بخار گرفتن شیشهها آشنا هستند. وقتی فرد از محیط سرد وارد فضای گرم و مرطوب میشود یا برعکس، دمای سطح عینک با دمای محیط متفاوت میشود. بخار موجود در هوای اطراف یا حتی هوایی که هنگام تنفس از دهان خارج میشود، روی سطح سردتر لنز مینشیند و به قطرات ریز آب تبدیل میگردد. این قطرات بهصورت لایهای مهآلود روی شیشه ظاهر میشوند و دید را تار میکنند.
اولین نفری باشید که از اخبار و اطلاعیههای مرتبط با پایه تحصیلیتان باخبر میشود!
انواع میعان
میعان تنها در یک شکل و با یک شرایط شکل نمیگیرد. این باعث میشود که انواع میعان شکل بگیرند و در این قسمت به بررسی آنها خواهیم پرداخت.
میعان سطحی
میعان سطحی وقتی بخار آب موجود در هوا با سطحی سرد تماس پیدا میکند و قطرات آب روی آن سطح شکل میگیرند، ایجاد میشود. شیشه پنجرهها یا بطری سرد نمونههای رایج این نوع میعان هستند.
میعان انبساط
در ارتفاعات و لایههای بالای جو، با بالا رفتن هوا و انبساط آن، دما کاهش مییابد و بخار آب موجود به قطرات ریز تبدیل میشود. این نوع میعان همان پدیدهای است که نقش مهمی در شکلگیری ابرها دارد.
میعان هوای سرد
هر زمان که هوای گرم و مرطوب وارد محیطی با دمای پایین شود، رطوبت اضافی بهصورت قطره یا مه آزاد میشود. این اتفاق بیشتر اطراف دیوارهای بیرونی یا پنجرهها دیده میشود.
میعان هوای گرم
وقتی تودهای از هوای مرطوب و گرم با تودهای از هوای سرد برخورد میکند، دمای هوا به سرعت پایین میآید و بخار آب درون آن به قطرات ریز تبدیل میشود. این پدیده دراغلب تغییرات ناگهانی دما مشاهده میشود.
میعان معکوس
در برخی شرایط، گرما بهجای آنکه رطوبت را از سطحی بیرون بکشد، باعث ورود بخار آب به داخل آن میشود. مانند زمانی که دیوار پس از باران خیس است و تابش خورشید رطوبت را به سوی درون دیوار میراند.
شرایط تشکیل میعان
برای آنکه میعان شکل بگیرد، به شرایط خاصی نیاز است. درست همانطور که چگونگی تشکیل رنگین کمان نیازمند شرایط خاصی مثل قطرات باران، شکستگی نور و بازتاب میباشد، شرایط تشکیل میعان هم به این شرح است:
وجود گاز یا بخار آب
برای آنکه میعان شکل بگیرد، پیشنیاز اصلی وجود بخار در محیط است. همانطور که در قسمت «میعان چیست» توضیح دادیم، میعان نتیجه تبدیل گاز یا همان بخار به آب است. از این رو باید در ابتدا بخار وجود داشته باشد تا تشکیل شود. مولکولهای آب در حالت بخار به صورت آزاد و با انرژی جنبشی بالا حرکت میکنند و وقتی تعدادشان زیاد شود، احتمال برخورد و برقراری نیروهای جاذبه بین آنها افزایش مییابد.
کاهش دما
زمانی که دما کاهش پیدا میکند، انرژی جنبشی ذرات بخار کم میشود و حرکت آنها کندتر خواهد شد. در این حالت نیروهای جاذبه بینمولکولی مجال اثرگذاری بیشتری پیدا میکنند و مولکولها بهجای پراکندگی، به سمت هم کشیده میشوند. این روند باعث تشکیل قطرات ریز آب و آغاز میعان میشود. به همین دلیل است که میعان را بیشتر در برخورد هوای گرم مرطوب با سطوح سرد میبینیم. مثل زمانی که هوای بیرون سرد است و در داخل خودرو بخاری روشن میکنیم!
هسته میعان
مولکولهای بخار آب به تنهایی سخت میتوانند قطرات پایدار بسازند، به همین علت به یک سطح یا ذره نیاز دارند تا روی آن تجمع کنند. این ذرات که هسته میعان نامیده میشوند، شامل گرد و غبار، دوده یا حتی سطح اجسام اطراف ما هستند. وجود هستهها باعث میشود قطرات سریعتر و پایدارتر شکل بگیرند و همین مکانیزم است که نقش مهمی در تشکیل ابرها ایفا میکند.
نقطه شبنم
نقطه شبنم دمایی است که اگر هوا به آن برسد، بخار موجود در آن دیگر نمیتواند در حالت گازی باقی بماند و ناچار به مایع شدن است. این نقطه معیاری کاربردی برای پیشبینی تشکیل شبنم، مه یا حتی بارش باران محسوب میشود. وقتی دمای هوا به زیر این مقدار برسد، بخار اضافی به شکل قطره روی سطوح مختلف پدیدار میشود.
تبدیل به مایع
وقتی همه شرایط بالا با هم فراهم شوند، یعنی بخار کافی وجود داشته باشد، دما به اندازه لازم پایین آمده باشد و هستههای میعان در دسترس باشند، فرآیند به نتیجه میرسد و قطرات مایع تشکیل میشوند. این قطرات میتوانند بسیار ریز باشند و به صورت مه یا بخار قابل مشاهده در هوا ظاهر شوند یا به صورت شبنم، قطرات روی شیشه یا حتی باران دیده شوند.
نشانههای میعان
در هر جایی ممکن است میعان شکل بگیرد و دیده شود. حتی بارها و بارها در خانه خود با آن مواجه شدهاید، اما شاید نام علمی آن را نمیدانستهاید و یا آن را بخار خطاب کرده باشید. در مجموع علائمی که نشاندهنده میعان هستند، این موارد را شامل میشوند:
- رشد کپک سیاه
- خیسی دیوار
- بلند شدن کاغذ دیواری
- آب یا مه روی شیشه
- لکههای ایجادشده از رطوبت
- بوی کپک، نم و یا پوسیدگی
کاربرد میعان
علاوه بر چند مثال برای میعان که پیشتر ذکر کردیم، از این پدیده در زندگی روزمره و تولیدات وسایل هم استفاده میشود. برخی از کاربردهای میعان به این شرح هستند:
سیستم خنککننده و تهویه
در دستگاههای تهویه و خنککننده، میعان اساس کار است. وقتی هوای گرم و مرطوب وارد دستگاه میشود و از روی کویلهای سرد عبور میکند، بخار آب موجود در هوا سرد شده و به قطرات مایع تبدیل میشود. این قطرات در یک سینی جمعآوری یا مسیر خروجی هدایت میشوند. نتیجه این فرآیند رطوبت اضافی محیط را میگیرد و محیط داخلی خشکتر و مطبوعتر میگردد.
تولید آب
یکی از نوآوریهای مهم در سالهای اخیر، استفاده از میعان برای تولید آب از رطوبت هواست. این کار تنها برای مناطقی با رطوبت بسیار بالا مثل مناطق استوایی ممکن است. در این روش، هوای مرطوب از محیط جمعآوری و سرد میشود تا بخار موجود در آن به قطرات آب تبدیل گردد. این قطرات روی سطوحی که برای تسهیل تشکیل آب طراحی شدهاند جمع میشوند و سپس ذخیرهسازی میگردند.
چرخه تبرید در لوازم برقی
در وسایلی مانند یخچال، کولر و حتی ابزارهای الکترونیکی ظریف، چرخه تبرید با ترکیب تبخیر و میعان عمل میکند. در این چرخه، مایعی مخصوص گرمای اضافی را جذب کرده و به بخار تبدیل میشود. بخار در بخش خنکتر دوباره با میعان به مایع برمیگردد و گرما را به محیط دفع میکند. تکرار این فرآیند باعث میشود قطعات الکترونیکی داغ نشوند و دستگاهها بتوانند با بازده بالا و عمر طولانیتر کار کنند.
تأثیرات میعان
میعان بهخودی خود تأثیرات زیادی ندارد، برای مثال میتواند موجب خراب شدن کاغذ دیواری در برخی محیطها شود. اما اگر برای مدت طولانی باقی بماند میتواند زمینه رشد کپک و رطوبت را فراهم کند. رطوبت مداوم روی دیوار و پنجره باعث ایجاد لکههای سیاه کپک میشود که هم به ساختمان آسیب میزند و هم برای سلامتی مضر است. کپک با آزاد کردن ذرات ریز در هوا میتواند باعث حساسیت، مشکلات تنفسی و تشدید بیماریهایی مثل آسم شود.
میعان و چرخه آب
چرخه آب نشان میدهد که آب هیچوقت ساکن نمیماند. از اقیانوسها و دریاچهها تبخیر میشود، در جو بالا میرود، دوباره تغییر حالت میدهد و به شکل باران یا برف به زمین بازمیگردد. این حرکت مداوم، زندگی روی زمین را ممکن میکند.
میعان در میانه این چرخه قرار دارد. وقتی بخار آب سرد میشود و به قطرههای کوچک تبدیل میگردد، ابرها شکل میگیرند. ابرها منبع بارش هستند و راه اصلی بازگشت آب به سطح زمین محسوب میشوند.
۱.تبخیر:
وقتی خورشید سطح دریاها، رودها یا حتی خاک مرطوب را گرم میکند، بخشی از آب به بخار تبدیل میشود و به آسمان میرود. این مرحله آغاز حرکت آب در چرخه طبیعی است.
۲.تصعید:
در این فرآیند، یخ و برف بدون آنکه به مایع تبدیل شوند مستقیم به بخار آب تغییر شکل میدهند. این اتفاق بیشتر در مناطق سرد و کوهستانی دیده میشود.
۳.میعان
بخار آب در ارتفاعات با هوای سرد برخورد میکند و به قطرههای ریز آب تبدیل میشود. تجمع این قطرات همان چیزی است که ما آن را به شکل ابر میبینیم.
۴. بارش
وقتی قطرههای آب درون ابرها سنگین میشوند دیگر نمیتوانند معلق بمانند. در این حالت به صورت باران، برف یا تگرگ به سطح زمین بازمیگردند.
پیشنهاد مطالعه: انجماد چیست؟
فرق تقطیر و میعان
میعان تنها به تغییر حالت گاز به مایع اشاره دارد، در حالی که تقطیر یک فرآیند کامل است که ابتدا مایع را به بخار تبدیل میکند و سپس همان بخار دوباره با میعان به مایع برمیگردد تا جداسازی مواد انجام شود. برای نمونه در جداسازی مشتقات نفتی از همین روش استفاده میشود.
فرق تبخیر و میعان
میعان و تبخیر دو پدیده متضاد هستند. در تبخیر، مایع بدون نیاز به رسیدن به نقطه جوش به گاز تبدیل میشود، اما در میعان، گاز با کاهش دما دوباره مایع میشود. در نتیجه:
میعان: گاز ← مایع
تبخیر: مایع ← گاز
آزمایش میعان
برای اینکه آزمایش میعان را در منزل انجام دهید و نحوه شکلگیری این پدیده را مشاهده کنید، میتوانید این مراحل را انجام دهید:
- در ابتدا کمی آب جوش در یک لیوان میریزیم.
- یک درب روی آن میگذاریم. (مثل یک بشقاب کوچک یا پلاستیک و کش)
- روی این درب یک قطعه یخ قرار میدهیم.
- میعان شروع میشود و ذرهذره قطرات زیر بشقاب شکل میگیرند.
سخن پایانی
میعان بخشی از چرخه طبیعی آب و همینطور یک اصل مهم در بسیاری از فناوریهای روزمره است. این پدیده ساده از تشکیل ابرها تا کارکرد دستگاههای سرمایشی و حتی مدیریت گرما در تجهیزات الکترونیکی کاربرد دارد. اگرچه گاهی میتواند مشکلاتی مثل ایجاد رطوبت و کپک در ساختمانها به وجود آورد، اما در کل یکی از سازوکارهای مهم طبیعت و زندگی انسان به حساب میآید.
سؤالات متداول
- آیا باران میعان است؟
باران به طور غیرمستقیم از میعان شکل میگیرد چراکه میعان باعث ایجاد ابرها میشود و در چرخه آب مؤثر است. - میعان یعنی چه؟
میعان یعنی زمانی که بخار تبدیل به قطرات آب میشود. - چند مثال از میعان چیست؟
تشکیل ابر، مه، شیشههای مهآلود ماشین و بخار گرفتن عینک در یک روز سرد مثالهایی از میعان هستند.
