تبخیر فرایندی است که در آن یک مایع به بخار یا گاز تبدیل میشود. در تبخیر سطحی، مولکولهای سطح مایع انرژی کافی به دست میآورند و وارد هوا میشوند. خشک شدن لباس خیس، خشک شدن دست پس از شستن، خشک شدن زمین بعد از باران، کم شدن آب یک ظرف در فضای باز، خشک شدن موی خیس و کم شدن آب دریاچه یا استخر در هوای گرم، نمونههایی ساده از این فرایند هستند.
اگر با این پدیده آشنایی نداشته باشید، ممکن است خارج شدن دود از کتری هنگام جوشیدن آب یا خشک شدن لباسهای خیس پس از پهن کردن روی بند رخت برایتان مانند یک اتفاق شگفتانگیز به نظر برسد؛ اما همه این اتفاقات به فرایند تبخیر مربوط میشوند.
در این مقاله از سایت سلام به طور جامع این فرآیند را بررسی میکنیم و پس از بیان دلیل رخ دادن آن، درباره انواع و عوامل موثر بر این فرایند نیز صحبت خواهیم کرد.
تبخیر چیست؟ تعریف ساده + مثال برای کلاس سوم و زندگی روزمره
پدیدهی تبخیر فرایندی است که در آن یک مایع به بخار یا گاز تبدیل میشود. وقتی چای داغ است، آب موجود در آن بخار میشود؛ اما بخار آب در حالت واقعی نامرئی است. چیزی که معمولا به شکل سفیدی بالای چای یا کتری دیده میشود، قطرههای بسیار ریز آب است که پس از سرد شدن بخار آب در هوا تشکیل شدهاند. این اتفاق به میعان مربوط است.
از نمونههای این پدیده در زندگی روزمره عبارتند از:
- خشک شدن دست و صورت: خشک شدن خودبهخودی دست و صورت پس از شستشوی آنها، نمونهای از این فرآیند است.
- خشک شدن لباسها: خشک شدن لباس های خیس از دیگر انواع مثال برای این فرایند است.
- خشک شدن رنگها: خشک شدن رنگ بر بوم نقاشی، خشک شدن رنگ بر دیوار خانه و خشک شدن کوزهها و اشیای سفالی در کوره، نیز از نمونههای این پدیده است که به طور روزمره با آنها روبهرو میشویم.
- پخت و پز و تهیه میوه خشک: پخت انواع نان و غذا و خشک کردن میوهها با دستگاه خشککن، از دیگر موارد تبدیل مایع به بخار در زندگی روزمره است.
- کشاورزی: فرآیند تبدیل مایع به بخار در گیاهان بسیار مهم است زیرا ۷۰ تا ۹۰ درصد از وزن گیاهان را آب تشکیل میدهد. برای پیشرفت در حوزه کشاورزی باید به میزان تبخیر آب، میزان رشد ریشه در خاک و ظرفیت نگهداری آب توسط خاک توجه ویژهای داشت.
- صنعت: در صنایع شیمیایی و غذایی برای تصفیهی مواد دارویی و غذایی از فرآیند تبدیل مایع به بخار به صورت گسترده استفاده میشود.
- تهیه نمک از آب شور: در آزمایش تهیه نمک از آب شور که در ادامه آن را مورد بررسی قرار میدهیم، با نحوه تولید نمک از آب شور و رابطه آن با تغییر حالت مایع به بخار، آشنا خواهیم شد.
اولین نفری باشید که از اخبار و اطلاعیههای مرتبط با پایه تحصیلیتان باخبر میشود!
تبخیر چیست کلاس سوم؟
به تبدیل شدن مایع به بخار، تبخیر میگویند. مثلا وقتی لباس خیس بعد از مدتی خشک میشود، آب داخل لباس از حالت مایع به بخار تبدیل شده و وارد هوا میشود. این فرایند یکی از تغییر حالتهای ماده است و در آن ماده از حالت مایع به حالت گاز تبدیل میشود.
اگر به تغییر حالتهای ماده علاقه دارید آب میتواند تغییر حالتهای دیگری هم داشته باشد؛ یکی از آنها انجماد است که در مقاله انجماد چیست؟ تعریف، مثالها و نقش آن در زندگی میتوانید بهطور کامل در مورد آن بدانید.
چند مثال برای تبخیر کلاس سوم؟
در زندگی روزمره، نمونههای زیادی از این پدیده را میبینیم. در جدول زیر چند مثال ساده برای دانشآموزان کلاس سوم آورده شده است:
| مثال | چه چیزی تبخیر میشود؟ |
| خشک شدن لباس خیس | آب داخل لباس |
| خشک شدن زمین بعد از باران | آب روی زمین |
| خشک شدن دست پس از شستن | آب روی پوست |
| کم شدن آب لیوان در فضای باز | آب داخل لیوان |
| خشک شدن موی خیس | آب روی مو |
| خشک شدن ظرف شستهشده | قطرات آب روی ظرف |
| کم شدن آب استخر در هوای گرم | آب سطح استخر |
| کم شدن آب دریاچه در روزهای گرم | آب سطح دریاچه |
| خشک شدن حوله خیس | آب داخل حوله |
| خشک شدن دستمال خیس | آب داخل دستمال |
| خشک شدن کف آشپزخانه پس از شستن | آب روی زمین |
| خشک شدن شیشه خیس | قطرات آب روی شیشه |
| خشک شدن میز خیس | آب روی میز |
| خشک شدن رنگ روی دیوار | بخشی از حلال موجود در رنگ |
| تهیه میوه خشک | بخشی از آب میوه |
| خشک شدن عرق روی بدن | عرق روی پوست |
| کم شدن آب گلدان در هوای گرم | آب داخل خاک و سطح گلدان |
| خشک شدن قطره آب روی کاغذ | قطره آب روی کاغذ |
| خشک شدن لباسها زیر نور خورشید | آب داخل لباسها |
| کم شدن آب ظرفی که مدتی در فضای باز مانده | آب داخل ظرف |
دو نمونه تبخیر در زندگی روزمره
خشک شدن لباس خیس و خشک شدن آب روی زمین، دو نمونه ساده از این پدیده در زندگی روزمره هستند. در هر دو مثال، آب از حالت مایع به بخار تبدیل میشود و وارد هوا میشود.
سه نمونه تبخیر در زندگی روزمره
سه نمونه ساده دیگر از این فرایند در زندگی روزمره عبارتاند از:
- خشک شدن لباس خیس
- خشک شدن دست بعد از شستن
- کم شدن آب لیوان در فضای باز
تبخیر چیست کلاس چهارم؟
اگر بخواهیم کمی دقیقتر در رابطه با این پدیده صحبت کنیم، تبخیر فرایندی است که در آن مایع به بخار یا گاز تبدیل میشود. این اتفاق معمولا از سطح مایع انجام میشود؛ یعنی مولکولهای سطح مایع انرژی کافی به دست میآورند و وارد هوا میشوند. این پدیده در هر دمایی اتفاق میفتد اما با افزایش بیشتر دما، مولکولهای بیشتری میتوانند انرژی جنبشی خود را افزایش دهند و با کاهش نیروی جاذبه بین مولکولی، خود را از سطح مایع جدا کرده و به حالت ایدهآل گازی برسانند.
به عبارتی وقتی جاذبه بین مولکولی کم شود، مولکولها با شدت بیشتری از یکدیگر دور میشوند. پنج مثال دیگر از این فرایند برای کلاس چهارم عبارت است از:
- خشک شدن لباس خیس روی بند
- خشک شدن زمین بعد از باران
- خشک شدن قطرههای آب روی شیشه
- خشک شدن رنگ روی دیوار
- کم شدن آب استخر در هوای گرم
تبخیر آب چیست و چگونه انجام میشود؟
تبخیر آب زمانی رخ میدهد که بخشی از مولکولهای سطح آب انرژی کافی به دست میآورند، از سطح مایع جدا میشوند و بهصورت بخار آب وارد هوا میشوند. این فرایند به دو صورت زیر انجام میشود:
- تبخیر سطحی (بخارش) (Vaporization)
- تبخیر در نقطه جوش (جوشش) (Boiling)
تعریف و تفاوتهای این دو فرایند نسبت به یکدیگر را در ادامه کاملتر بررسی میکنیم.
تبخیر سطحی چیست؟
ظرف مایعی را در نظر بگیرید که مولکولهای آب پیوسته در آن در حال حرکت هستند. اگر مایع را گرم کنیم تا انرژی مولکولهای آن زیاد شود، مولکولها از مایع به بخار تبدیل میشوند. اما در دمای محیط هم برخی از مولکولها این انرژی را پیدا میکنند تا بخار شوند. به بخار شدن مولکولهای سطح آزاد مایع در دمای محیط، تبخیر سطحی میگویند. بنابراین این پدیده فقط در سطح مایع اتفاق میافتد و تمامی مایع درگیر آن نیست.
اگر میخواهید بدانید مولکولها انرژی لازم برای تبدیل شدن از حالت مایع به گاز را چگونه به دست میآورند باید بگوییم مولکولهای سطح مایع پیوسته با مولکولهای هوای بالای خود و مولکولهای زیرین خود در مایع برخورد دارند. این برخوردها انرژی لازم برای جدا شدن از سطح مایع و تبدیل شدن به بخار را به مولکولهای سطح مایع میدهد.
تصور کنید یک لیوان آب روی میز گذاشتهاید و پس از چند روز، سطح آب در لیوان پایین رفته است. این همان پدیده بخارش است. در این فرآیند، مولکولهای آب که در حالت مایع هستند، انرژی کافی به دست میآورند تا از سطح آب جدا شوند و به حالت گاز (بخار آب) درآیند. خشک شدن لباس خیس، کم شدن آب ظرف در فضای باز و خشک شدن زمین خیس نمونههای دیگری از این فرایند هستند.
تبخیر سطحی در چه دمایی رخ میدهد؟
این پدیده در هر دمایی رخ میدهد (در آب خالص بین صفر درجه تا زیر صد درجه اتفاق میافتد). البته با افزایش دما، تعداد مولکولهایی که انرژی کافی برای جدا شدن از سطح مایع دارند بیشتر میشود و سرعت این فرایند افزایش پیدا میکند. به همین دلیل، آب ظرف باز یا لباس خیس در هوای گرم سریعتر خشک میشود.
آیا دمای مایع در طول تبخیر سطحی ثابت میماند؟
وقتی مایعی مانند آب یا الکل بخار میشود، گرمای لازم برای این تغییر حالت را از محیط اطرافش میگیرد. همین موضوع باعث میشود که دمای محیط کاهش پیدا کند. احتمالا این حالت را هنگام استفاده از پد الکلی روی پوستتان تجربه کردهاید؛ سرمایی را احساس میکنید که در نتیجه بخار شدن سریع الکل و جذب گرمای سطح پوست است. بههمین خاطر دمای مایع در طول تبخیر سطحی ثابت باقی نمیماند. این فرایند معمولا با سرد شدن مایع همراه است؛ مثل وقتی که آب یا عرق از روی پوست بخار میشود و پوست احساس خنکی میکند.
در نواحی گرم و مرطوب، میتوانیم از این ویژگی طبیعی برای خنک کردن هوا استفاده کنیم. در واقع دستگاههای سرمایش در چنین شرایطی، در حین افزایش رطوبت هوا میتوانند به طور قابلتوجهی دمای هوا را نیز کاهش دهند.
عوامل موثر بر تبخیر سطحی
سرعت بخار شدن آب به عوامل مختلفی بستگی دارد. برای دانشآموزان دبستان، چهار عامل موثر بر این فرایند در جدول زیر آورده شده است:
| عامل | تغییر سرعت فرایند | مثال ساده |
| افزایش دما | بیشتر میشود. | لباس در هوای گرم سریعتر خشک میشود. |
| افزایش سطح مایع | بیشتر میشود. | آب در بشقاب زودتر از آب داخل لیوان بخار میشود. |
| افزایش جریان هوا | بیشتر میشود. | لباس زیر باد پنکه سریعتر خشک میشود. |
| شرایط مناسبتر برای خروج بخار | بیشتر میشود. | در هوای خشک، آب راحتتر وارد هوا میشود. |
عوامل موثر بر تبخیر سطحی فیزیک دهم
در پایههای بالاتر، عوامل موثر بر این فرایند دقیقتر بررسی میشوند. دمای مایع، مساحت سطح آزاد، جریان هوا، رطوبت نسبی، فشار هوا، نوع مایع و وجود مواد حلشونده میتوانند سرعت این پدیده را تغییر دهند. برای مثال، الکل بسیار سریعتر از آب و آب شور معمولا کندتر از آب خالص تبخیر میشود.
| عامل موثر | تاثیر بر سرعت فرایند | مثال یا توضیح |
| دمای هوا | با افزایش دما، سرعت آن افزایش مییابد. | خشک شدن سریع لباسها در یک روز گرم تابستان |
| رطوبت نسبی | با افزایش رطوبت هوا، سرعت آن کاهش مییابد. | دیر خشک شدن لباسها در یک روز مرطوب و ابری |
| سرعت باد | وزش باد سرعت آن را افزایش میدهد. | خشک شدن سریعتر پوست با باد کولر پس از استحمام |
| مساحت سطح | با افزایش مساحت سطح، سرعتش افزایش مییابد. | بخار شدن آب در یک ظرف پهن نسبت به یک لیوان سریعتر اتفاق میفتد. |
| نوع مایع | مایعات فرار (با پیوند ضعیف) سریعتر تبخیر میشوند. | تغییر سریعتر الکل یا استون به گاز نسبت به آب |
| فشار هوا | با کاهش فشار هوا، سرعتش افزایش مییابد. | بخار شدن سریعتر آب در ارتفاعات و بالای کوه |
| غلظت مواد حلشونده | وجود نمک یا مواد دیگر سرعت این فرایند را کاهش میدهد. | دیرتر بخار شدن شدن آب شور نسبت به آب خالص |
| شدت تابش نور | تابش مستقیم نور باعث افزایش سرعت این فرایند میشود. | بخار شدن سریعتر آب دریاچهها زیر نور مستقیم خورشید |
تفاوت تبخیر سطحی و جوشیدن چیست؟
تبخیر سطحی را بهطور کامل توضیح دادیم. جوشیدن زمانی رخ میدهد که مایع به دمای جوش خود برسد و حبابهای بخار در سراسر مایع تشکیل شوند. برای مثال، آب خالص در فشار معمولی هوا در دمای حدود ۱۰۰ درجه سانتیگراد میجوشد. تفاوت اصلی این دو با یکدیگر این است که تبخیر فقط از سطح مایع و در دماهای مختلف رخ میدهد، اما جوشیدن در سراسر مایع و در دمای جوش اتفاق میافتد. حالا برای اینکه تفاوتهای بیشتر این دو فرایند با یکدیگر را بدانید به جدول زیر دقت کنید:
| ویژگی | تبخیر سطحی | جوشیدن |
| دما | در هر دمایی رخ میدهد. | فقط در نقطه جوش مشخص انجام میشود. |
| محل انجام | فقط از سطح مایع انجام میشود. | در تمام نقاط مایع رخ میدهد. |
| تشکیل حباب | حباب تشکیل نمیشود. | حبابهای بخار در سراسر مایع تشکیل میشوند. |
| سرعت فرایند | آرام و تدریجی است. | سریع و شدید است. |
| تاثیر بر دما | باعث سرد شدن مایع میشود. | دما ثابت میماند (تا تمام شدن مایع). |
تبخیر گرماگیر است یا گرماده؟
مولکولها با افزایش دما و دریافت گرما، میتوانند از حالت مایع به گاز تبدیل شوند. بنابراین تبخیر یک فرایند گرماگیر است؛ یعنی مایع برای تبدیل شدن به بخار انرژی دریافت میکند. به همین دلیل وقتی آب از سطح پوست یا لباس بخار میشود، گرمای اطراف خود را میگیرد و باعث خنکشدن آن سطح میشود.
پیشنهاد مطالعه: دما چیست به زبان ساده + نکات جالبی درباره دما
تبخیر تغییر فیزیکی است یا شیمیایی؟
تبخیر یک تغییر فیزیکی است؛ زیرا در آن فقط حالت ماده از مایع به گاز تغییر میکند و ماده جدیدی بهوجود نمیآید. برای مثال، وقتی آب بخار میشود، مولکولهای آن همچنان آب هستند و فقط از حالت مایع به بخار تبدیل شدهاند.
آیا آب در هر دمایی تبخیر میشود؟
بله، آب در دماهای پایینتر از نقطه جوش هم بخار میشود. دلیل آن این است که مولکولهای مایع انرژی یکسانی ندارند. حتی در دمای معمولی یا هوای سرد، بعضی از مولکولهای نزدیک سطح مایع انرژی کافی پیدا میکنند، از سطح آب جدا میشوند و وارد هوا میشوند. به همین دلیل لباس خیس حتی در هوای خنک هم بهتدریج خشک میشود، هرچند سرعت این فرایند در هوای گرم بیشتر است.
آیا یخ هم میتواند به بخار آب تبدیل شود؟
یخ هم میتواند مستقیما به بخار آب تبدیل شود؛ اما به این فرایند «تصعید» میگویند. در تبخیر، ماده از حالت مایع به گاز تبدیل میشود؛ اما در تصعید، ماده مستقیما از حالت جامد به گاز میرود.
برای مثال، در هوای بسیار سرد و خشک، بخشی از یخ یا برف میتواند بدون آب شدن، به بخار آب تبدیل شود. بنابراین بهتر است این دو تغییر حالت ماده را با یکدیگر اشتباه نگیریم.
تبخیر در چرخه آب
در چرخه آب، این پدیده هنگامی رخ میدهد که نور خورشید سطح آب را گرم میکند. گرمای خورشید باعث افزایش سرعت حرکت مولکولهای آب میشود. این امر تا زمانی ادامه مییابد که این مولکولها با سرعت زیاد حرکت نموده و به صورت گاز فرار میکنند. پس از آن، یک مولکول بخار آب حدود ده روز در هوا میماند.
شروع سرد شدن بخار آب پس از با بالا رفتن آن در جو، رخ میدهد. وقتی که سرد شدن به اندازه کافی صورت گرفت، بخار آب متراکم شده و به آب مایع تبدیل میشود. این قطرات آب در نهایت برای تشکیل ابر و بارش جمع خواهند شد. ابرها در نهایت به مناطق مختلف زمین منتقل شده و بارشهایی را پدید میآورند که منبع تغذیه رودخانهها، دریاچهها و نهرها با آب شیرین هستند.
آزمایش تبخیر کلاس سوم
آزمایش ۱: برای مشاهده این فرایند، میتوانید یک آزمایش ساده و بیخطر انجام دهید.
وسایل لازم برای این آزمایش دو بشقاب مشابه و مقدار مساوی آب است. سپس لازم است طبق مراحل زیر عمل کنید:
- در هر بشقاب مقدار مساوی آب بریزید.
- یکی از بشقابها را کنار پنجره یا در جای گرمتر قرار دهید.
- بشقاب دوم را در جای خنکتر بگذارید.
- بعد از چند ساعت یا یک روز، مقدار آب دو بشقاب را مقایسه کنید.
نتیجه آزمایش ۱: آبی که در جای گرمتر قرار داشته، زودتر کم میشود. این نشان میدهد که گرما سرعت این فرایند را افزایش میدهد.
آزمایش ۲: در این آزمایش میتوان دید که هنگام تبخیر آب شور، آب به بخار تبدیل میشود اما نمک در ظرف باقی میماند. وسایل لازم برای این آزمایش
یک ظرف کمعمق، کمی آب، مقداری نمک و یک قاشق است. برای انجام آن مراحل زیر را انجام دهید:
- کمی نمک را در آب حل کنید.
- آب شور را داخل یک ظرف کمعمق بریزید.
- ظرف را در جای گرم و امن، مثلا کنار پنجره قرار دهید.
- پس از مدتی، با کم شدن آب دانههای نمک در ظرف باقی میمانند.
نکته ایمنی آزمایش ۲: برای دانشآموزان دبستانی، این آزمایش بهتر است بدون شعله انجام شود. اگر قرار است از گرما یا شعله استفاده شود، این کار فقط باید توسط معلم یا یک بزرگسال انجام شود.
برای انجام یک آزمایش مرتبط دیگر با این پدیده، مطلب آزمایش تصفیه آب را هم بخوانید.
سوال و جواب علوم سوم درباره تبخیر
در ادامه برخی از مهمترین سول و جواب علوم سوم درباره این پدیده را بررسی میکنیم:
- برای تبخیر یک ماده به چه چیزی نیاز داریم؟
برای انجام این فرایند به گرما یا انرژی نیاز داریم تا ذرات مایع بتوانند از سطح آن جدا شوند و به حالت گاز درآیند. - با گرفتن گرما از مایع چه اتفاقی میافتد؟
با گرفتن گرما، انرژی ذرات مایع بیشتر میشود و بخشی از آن میتواند به بخار تبدیل شود. - خشک شدن لباسها نمونه چه فرایندی است؟
خشک شدن لباسها نمونهای از تبخیر سطحی است؛ چون آب موجود در لباس از سطح پارچه بخار میشود. - تبخیر یک تغییر فیزیکی است یا شیمیایی؟
یک تغییر فیزیکی است؛ چون فقط حالت ماده از مایع به گاز تغییر میکند و ماده جدیدی ساخته نمیشود. - دو نمونه تبخیر را در زندگی روزمره بنویسید.
خشک شدن لباسهای خیس و کم شدن آب ظرف بدون درپوش، دو نمونه از این فرایند در زندگی روزمره هستند. - سه نمونه تبخیر در زندگی روزمره را نام ببرید.
خشک شدن لباسها، خشک شدن زمین خیس پس از باران و کم شدن آب استخر یا ظرف آب، سه نمونه از این پدیده در زندگی روزمره هستند. - علت خشک شدن لباس چیست؟
علت خشک شدن لباس، تبخیر آب موجود در بافت پارچه است. گرما و جریان هوا باعث میشوند آب لباس سریعتر بخار شود.
نتیجهگیری
تبخیر تبدیل شدن مایع به بخار یا گاز است. این پدیده یک تغییر فیزیکی و گرماگیر است و در زندگی روزمره نمونههای زیادی دارد؛ مثل خشک شدن لباس، خشک شدن زمین پس از باران و کم شدن آب ظرف در فضای باز. این فرایند معمولا از سطح مایع انجام میشود و عواملی مانند گرما، جریان هوا، سطح بیشتر مایع و خشک بودن هوا میتوانند سرعت آن را بیشتر کنند. شناخت این پدیده به ما کمک میکند اتفاقهای سادهای مثل خشک شدن لباس یا تشکیل ابر در چرخه آب را بهتر بفهمیم.
سوالات متداول
به فرآیند تبدیل مایع به بخار، تبخیر گفته میشود و این فرآیند یک فرایند گرماگیر میباشد.
عمل تبدیل مایع به بخار از نقطه ذوب مایع تا نقطه جوش مایع اتفاق میافتد.
بله، با افزایش دما، افزایش سطح، کاهش فشار و افزایش سرعت باد، میتوان فرآیند تبدیل مایع به بخار را افزایش داد. البته بسته به انتخاب نوع و ماهیت ماده افزودنی به مایع و تغییر چگالی آن میتوان فرآیند تبدیل مایع به بخار را کاهش یا افزایش داد.
بله، خشک شدن دست و صورت، لباسها و رنگها، اشیای سفالی و میوهها (برای تهیه میوه خشک) مثالهایی از این فرایند در زندگی روزمره هستند.
