ماذا تقيس الحرارة الكامنة للتبخر؟

الحرارة الكامنة للتبخير هي كمية الطاقة الحرارية التي يجب إضافتها إلى سائل عند نقطة الغليان لتبخيره. تسمى الحرارة كامنة لأنها لا تسخن السائل. إنه يتغلب فقط على القوى بين الجزيئات الموجودة في السائل ويمسك الجزيئات معًا ، مما يمنعها من الهروب كغاز. عند إضافة طاقة حرارية كافية إلى السائل لكسر القوى بين الجزيئات ، تكون الجزيئات حرة في ترك سطح السائل وتصبح حالة بخار المادة التي يتم تسخينها.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

لا تؤدي حرارة التبخر الكامنة إلى تسخين السائل بل تكسر الروابط بين الجزيئات للسماح بتكوين حالة بخار المادة. ترتبط جزيئات السوائل بقوى بين الجزيئات تمنعها من أن تصبح غازًا عندما يصل السائل إلى نقطة الغليان. كمية الطاقة الحرارية التي يجب إضافتها لكسر هذه الروابط هي حرارة التبخر الكامنة.

يمكن أن تختبر جزيئات السائل أربعة أنواع من القوى بين الجزيئات التي تربط الجزيئات معًا وتؤثر على حرارة التبخر. تسمى هذه القوى التي تشكل الروابط في الجزيئات السائلة قوى فان دير فالس نسبة إلى الفيزيائي الهولندي يوهانس فان دير فال الذي طور معادلة حالة السوائل والغازات.

الجزيئات القطبية لها شحنة موجبة قليلاً على أحد طرفي الجزيء وشحنة سالبة قليلاً على الطرف الآخر. يطلق عليهم ثنائيات القطب ، ويمكن أن تشكل عدة أنواع من الروابط بين الجزيئات. يمكن أن تشكل ثنائيات الأقطاب التي تحتوي على ذرة هيدروجين روابط هيدروجينية. يمكن أن تصبح الجزيئات المحايدة ثنائيات أقطاب مؤقتة وتختبر قوة تسمى قوة تشتت لندن. يتطلب كسر هذه الروابط طاقة مقابلة لحرارة التبخر.

الرابطة الهيدروجينية عبارة عن رابطة ثنائية القطب تحتوي على ذرة هيدروجين. تشكل ذرات الهيدروجين روابط قوية بشكل خاص لأن ذرة الهيدروجين في الجزيء هي بروتون بدون الغلاف الداخلي للإلكترونات ، والذي يسمح للبروتون موجب الشحنة بالاقتراب من ثنائي القطب سالب الشحنة بعناية. القوة الكهروستاتيكية لجذب البروتون إلى ثنائي القطب السالب مرتفعة نسبيًا ، والرابطة الناتجة هي أقوى الروابط بين الجزيئات الأربعة للسائل.

عندما ترتبط نهاية موجبة الشحنة لجزيء قطبي بالنهاية السالبة الشحنة لجزيء آخر ، فإنها تكون رابطة ثنائية القطب ثنائية القطب. السوائل المكونة من جزيئات ثنائي القطب تشكل باستمرار وتكسر الروابط ثنائية القطب مع جزيئات متعددة. هذه الروابط هي ثاني أقوى أنواع الروابط الأربعة.

عندما يقترب جزيء ثنائي القطب من جزيء محايد ، يصبح الجزيء المحايد مشحونًا قليلاً عند النقطة الأقرب إلى الجزيء ثنائي القطب. تحفز ثنائيات الأقطاب الموجبة شحنة سالبة في الجزيء المحايد بينما تحفز ثنائيات الأقطاب السالبة شحنة موجبة. تجتذب الشحنات المعاكسة الناتجة ، وتسمى الرابطة الضعيفة التي يتم تكوينها رابطة ثنائية القطب المستحثة بثنائي القطب.

عندما يصبح اثنان من الجزيئات المحايدة ثنائيات أقطاب مؤقتة لأن إلكتروناتهما قد تجمعت بالصدفة من جانب واحد ، وهما الجزيئان قد يشكل رابطًا إلكتروستاتيكيًا ضعيفًا مؤقتًا مع انجذاب الجانب الإيجابي لجزيء واحد إلى الجانب السلبي من آخر مركب. تسمى هذه القوى بقوى تشتت لندن ، وهي تشكل أضعف أنواع الروابط الجزيئية الأربعة للسائل.

عندما يحتوي السائل على العديد من الروابط القوية ، تميل الجزيئات إلى البقاء معًا ، وترتفع حرارة التبخر الكامنة. الماء ، على سبيل المثال ، يحتوي على جزيئات ثنائي القطب مع ذرة الأكسجين سالبة الشحنة وذرات الهيدروجين مشحونة بشكل إيجابي. تشكل الجزيئات روابط هيدروجينية قوية ، والماء له حرارة كامنة عالية من التبخر. في حالة عدم وجود روابط قوية ، يمكن أن يؤدي تسخين السائل إلى تحرير الجزيئات بسهولة لتكوين غاز ، وتكون حرارة التبخر الكامنة منخفضة.