أ تسامي إنه تغيير في الحالة الفيزيائية للمادة يتميز بالمرور المباشر من الطور الصلب إلى الطور الغازي ، دون المرور بالطور السائل. بالمعنى الدقيق للكلمة ، يمكن أن تخضع أي مادة للتسامي ، ولكن في ظل ظروف محددة من الضغط ودرجة الحرارة. يرتبط التسامي بضغط البخار في المرحلة الصلبة ، وكذلك بالتفاعلات بين الجزيئات التي تمارسها المواد الصلبة.
يمكن ملاحظة هذه العملية بسهولة في قطعة من الثلج الجاف ، والتي تتكون من ثاني أكسيد الكربون الصلب. يتسامح ثاني أكسيد الكربون تحت الضغط ودرجة حرارة الغرفة. يمكن أن تسمى العملية المعاكسة للتسامي إعادة التسامي أو الترسيب. لكي يحدث التسامي ، يجب أن تمتص المادة الطاقة ، لذلك تعتبر عملية ماصة للحرارة.
اقرأ أيضا: ما هي الحالات الفيزيائية للمادة؟
ملخص عن التسامي
التسامي هو المرور المباشر من المرحلة الصلبة إلى المرحلة الغازية ، دون المرور بالمرحلة السائلة.
الظروف المحددة للضغط ودرجة الحرارة ضرورية لمراقبة تسامي المادة.
يتأثر التسامي بالجوانب الديناميكية الحرارية ، مثل ضغط البخار في المرحلة الصلبة والتفاعلات بين الجزيئات.
التسامي هو عملية ماصة للحرارة.
مثال على التسامي هو ما يحدث في الجليد الجاف ، والذي يتكون من ثاني أكسيد الكربون الصلب.
ما هو التسامي؟
التسامي هو الانتقال المباشر من الطور الصلب إلى الطور الغازي، دون المرور بالمرحلة السائلة. يحدث تحت ظروف معينة من درجة الحرارة والضغط لبعض المواد الصلبة. هذا الانتقال هو عملية فيزيائية لتغيير الحالة ، ولا تنطوي على تفاعلات كيميائية.
تسمى العملية العكسية ، أي المرور المباشر من المرحلة الغازية إلى المرحلة الصلبة ، بشكل مختلف. يحتفظ بعض المؤلفين بكلمة تسامي لتغيير هذه المرحلة ، بينما يستخدم البعض الآخر "إعادة التسامي" وحتى "الترسيب".
كيف يعمل التسامي
يمكن رسم موازٍ بين التسامي والتبخر. في كلتا الحالتين ، تكون نقطة النهاية مرحلة الغاز. من الواضح أن الاختلاف يكمن في مرحلة البداية: صلب من أجل التسامي والسائل للتبخر.
في كلتا الحالتين، هناك تأثير للضغط devapor وأيضًا الجوانب الديناميكية الحرارية ، التي تتضمن تفاعلات الحرارة والجزيئات.
ما هو ضغط البخار؟
في حاوية مغلقة تحتوي على سائل ، من الممكن إدراك وجود توازن بين الطور السائل ومرحلة البخار. يحدث هذا لأنه ، حتى تحت درجة حرارة الغليان ، فإن الطاقة الحالية كافية لبعض جزيئات السائل لتنفصل وتنتقل إلى البخار. ومع ذلك ، يمكن لبعض جزيئات البخار أيضًا أن تتكثف مرة أخرى وتعود إلى المرحلة السائلة ، مما يدل على انعكاس العملية.
هذا البخار مصنوع من المادة (لها كتلة وحجم)تمارين الضغط على سطح السائل، المعروف باسم ضغط البخار. لا يعتمد على كمية السائل ، ولكن على درجة الحرارة ، لأنه كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زادت سهولة فصل الجزيئات عن الطور السائل.
السوائل التي تحتوي على ضغط بخار مرتفع في درجات الحرارة العادية تسمى متطايرة. على سبيل المثال ، عند درجة حرارة 25 درجة مئوية ، يحتوي إيثيل الإيثر على ضغط بخار يبلغ 0.58 ضغط جوي ، بينما يحتوي الأسيتون (بروبانون) على ضغط بخار يبلغ 0.29 ضغط جوي ، بينما يبلغ ضغط بخار الماء 0.023 ضغط جوي. بالمناسبة ، عندما يكون ضغط البخار مطابقًا للضغط الجوي ، فإن السائل يغلي. لمعرفة المزيد حول ضغط البخار ، انقر فوق هنا.
ضغط البخار والتسامي
وإن كان بدرجة أقل ، تحتوي المواد الصلبة أيضًا على ضغط بخار، ولكن أقل بكثير من السوائل. على سبيل المثال ، حتى عند درجة حرارة 1000 كلفن ، فإن ضغط بخار الحديد هو 9.21 × 10 فقط-20 ماكينة الصراف الآلي. ومع ذلك ، فإن بعض المواد الصلبة يمكن أن تخضع للتسامي ، مثل اليود ، مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط البخار في درجات الحرارة العادية (4 × 10-4 ماكينة الصراف الآلي).
هذا ممكن فقط مع مرور الجزيئات من الحالة الصلبة مباشرة إلى الحالة الغازية. لكي يحدث هذا ، فإن يجب أن تظهر جزيئات المادة الصلبة التفاعلات بين الجزيئات ضعيف (في اليود ، على سبيل المثال ، هم من النوع ثنائي القطب المستحث بفعل ثنائي القطب).
وينظر أيضا إلى ذلك عملية التسامي ماصة للحرارة، أي أن هناك حاجة لجزيئات المادة الصلبة لامتصاص الطاقة في شكل حرارة حتى تتمكن من كسر التفاعلات بين الجزيئات والانتقال إلى حالة البخار. يمكن قياس كمية الحرارة المعنية بكمية ديناميكية حرارية تُعرف باسم المحتوى الحراري للتسامي.
مخطط المراحل
ل لمعرفة مدى الضغط ودرجة الحرارة سيحدث تسامي المادة الصلبة، تحتاج إلى تقييم مخطط المرحلة الخاص بك. لنلق نظرة على حالة ثاني أكسيد الكربون CO2.
في مخطط الطور ، تجمع خطوط الحدود بين الحالات (الصلبة والسائلة والغازية) قيم الضغط ودرجة الحرارة لـ يحدث تغيير في الحالة. عند ملاحظة حالة ثاني أكسيد الكربون ، يُلاحظ أنه عند ضغط جوي واحد ، تمر المرحلة الصلبة مباشرة إلى طور البخار عند درجة حرارة -78.5 درجة مئوية ، والتي تميز التسامي.
يحتوي ثاني أكسيد الكربون فقط على طور سائل عند ضغوط أعلى من 5.11 جوًا ، وبعد ذلك الضغط ، لم يعد التسامي ممكنًا. لمعرفة المزيد حول مخطط المرحلة ، انقر فوق هنا.
أمثلة على التسامي
ثلج جاف: الجليد الجاف ، الذي يستخدم غالبًا لإحداث تأثيرات ضبابية في الحفلات والمناسبات ، هو في الواقع ثاني أكسيد الكربون في الحالة الصلبة.
النفتالين: كرات النفتالين مصنوعة من النفثالين ، وهو مركب عضوي عطري. يتم تطبيقه لإزالة الروائح الكريهة وإخافة العث والصراصير والحيوانات السامة الأخرى ، ولهذا من الشائع استخدامها في الخزائن أو حتى المبولات.
كافور: مع الرائحة المميزة ، يمكن أيضًا أن تخضع حصى الكافور للتسامي. كما أنها تعمل على تخويف البعوض ومنع العفن.
اليود: المواد غير المعدنية التي تنتمي إلى الهالوجينات تخضع أيضًا للتسامي.
ومع ذلك ، من بين المواد المقدمة ، فقط ثاني أكسيد الكربون يخضع للتسامي في ظل الظروف المحيطة. يمكن للآخرين ، حتى مع التسامي ، الخضوع للاندماج الطبيعي تحت الضغط الذي نعيش فيه.
اقرأ أيضا: البلازما - الحالة الرابعة للمادة
تمارين حلها على التسامي
السؤال رقم 1
(Fuvest 2020) في محلات السوبر ماركت ، من الشائع العثور على ما يسمى بالأطعمة المجففة بالتجميد ، مثل الفواكه والخضروات واللحوم. تظل الأطعمة المجففة بالتجميد صالحة للاستهلاك بعد فترة طويلة ، حتى بدون تبريد. يشير مصطلح "مجففة بالتجميد" في هذه الأطعمة إلى عملية التجميد والجفاف اللاحق بواسطة تسامي الماء. لكي يحدث تسامي الماء ، يلزم وجود مجموعة من الشروط ، كما هو موضح في الرسم البياني لدرجة حرارة الضغط ، حيث تمثل الخطوط انتقالات الطور.
على الرغم من كونها عملية تتطلب ، صناعيًا ، استخدام تقنية معينة ، إلا أن هناك أدلة على أن الشعوب كان سكان ما قبل كولومبوس الذين عاشوا في أعلى مناطق جبال الأنديز قادرين على تجميد الطعام الجاف ، مما جعل من الممكن تخزينه من أجل المزيد من الوقت. تحقق من البديل الذي يشرح كيفية حدوث عملية التجفيف بالتجميد الطبيعي:
أ) حدث تسامي المياه بسبب درجات الحرارة المنخفضة والضغط الجوي المرتفع في الجبال.
ب) تم نقل الطعام ، بعد تجميده بشكل طبيعي في فترات البرد ، إلى أدنى جزء من الجبال ، حيث كان الضغط الجوي أقل ، مما جعل التسامي ممكنًا.
ج) تعرض الطعام للشمس لزيادة درجة الحرارة ، وفضل الضغط الجوي المحلي المنخفض التصلب.
د) كانت درجات الحرارة منخفضة بدرجة كافية في فترات البرد لتجميد الطعام ، كما أن الضغط الجوي المنخفض في الجبال العالية جعل التسامي ممكنًا.
هـ) تم ضغط الأطعمة بعد تجميدها بشكل طبيعي لزيادة الضغط بحيث يمكن أن يحدث التسامي.
إجابة: حرف د.
في التجفيد ، هناك تجميد للماء مع تسامي لاحق. يمكن لشعوب ما قبل كولومبوس تنفيذ مثل هذه العملية ، كما في الشتاء يمكن أن يتجمد الماء (السهم 1) ومع الضغوط المنخفضة (السهم 2) لأعلى مناطق جبال الأنديز ، يمكن أن يخضع للتسامي (السهم 3).
السؤال 2
(Uerj 2005) الجليد الجاف ، أو ثاني أكسيد الكربون المتصلب ، المستخدم على نطاق واسع في عمليات التبريد ، يخضع للتسامي في ظل الظروف المحيطة. خلال هذا التحول ، تحدث ظواهر تغير الطاقة وتعطيل التفاعلات ، من بين أمور أخرى.
تصنف هذه الظواهر ، على التوالي ، على النحو التالي:
أ) طاردة للحرارة - إنتيريونية
ب) طاردة للحرارة - داخلية
ج) متساوي الحرارة - بين الذرات
د) ماص للحرارة - بين الجزيئات
إجابة: حرف د.
التسامي هو عملية ماصة للحرارة ، حيث يتطلب امتصاص الحرارة لتعطيل التفاعلات التي تحافظ على جزيئات الطور الصلب مضغوطة. هذه التفاعلات من النوع بين الجزيئات.
بقلم ستيفانو أروجو نوفايس
مدرس كيمياء
