البخار مقابل الغاز: الفرق والمقارنة

يشير البخار إلى الحالة الغازية للمادة التي تكون سائلة أو صلبة عند درجة حرارة وضغط الغرفة، في حين يشير الغاز إلى أي مادة في حالتها الغازية. في حين أن التبخير يتضمن على وجه التحديد التحول من الطور السائل إلى الطور الغازي، إلا أن الغاز يمكن أن يشمل نطاقًا أوسع من المواد والحالات، بما في ذلك عناصر مثل الأكسجين والنيتروجين في شكلهما الغازي.

الوجبات السريعة الرئيسية

1. البخار هو مادة غازية تتولد عن تبخر أو غليان سائل ، بينما الغاز هو حالة من المواد الموجودة بشكل طبيعي في الغلاف الجوي.
2. يمكن رؤية البخار والشعور به كضباب أو ضباب ، بينما الغاز غير مرئي للعين المجردة.
3. يمكن إعادة تكثيف البخار بسهولة إلى الحالة السائلة ، بينما يتطلب الغاز ضغطًا مرتفعًا أو درجة حرارة منخفضة ليصبح سائلًا.

بخار مقابل غاز

الفرق بين البخار والغاز هو أن البخار ليس حالة غازية للمادة ، يمكن أن يكون صلبًا أو سائلًا ، لكن الغاز هو حالة غازية للمادة. على الرغم من أنها قد تبدو مربكة لأن كلاهما في حالة غازية. 

جدول المقارنة

الميزات	بخار	غاز
تعريف	المرحلة الغازية للمادة في حالة توازن مع لها	المرحلة الغازية للمادة ليس بالضرورة في
	الحالة السائلة أو الصلبة	التوازن مع حالته السائلة أو الصلبة
اعتماد درجات الحرارة	موجود عادة تحت درجة الحرارة الحرجة	موجود فوق درجة الحرارة الحرجة و  أقل من
	من جوهرها	ال الضغط الحرج
كثافة	كثافة عالية من الغاز عند نفس الضغط	كثافة أقل من البخار عند نفس الضغط
الشكل	لا يوجد شكل محدد (يتوافق مع الحاوية)	لا يوجد شكل محدد (يتوافق مع الحاوية)
القوى بين الجزيئات	أقوى القوى الجزيئية مقارنة بالغاز	أضعف القوى الجزيئية مقارنة بالبخار
أمثلة	بخار الماء، وبخار الزئبق	الأكسجين، النيتروجين، ثاني أكسيد الكربون

ما هو بخار؟

يتشكل البخار عندما تخضع المادة للتبخير، وهي عملية تنتقل فيها من حالتها السائلة أو الصلبة إلى الطور الغازي. يحدث هذا التحول عند إضافة طاقة كافية للتغلب على القوى الجزيئية التي تجعل المادة في حالتها المكثفة.

خصائص البخار:

1. حالة المادة: يوجد البخار في الحالة الغازية ويشترك في خصائصه مع الغازات. إلا أنها تختلف في أنها تنشأ من مواد ذات أوزان جزيئية أعلى تكون سوائل أو مواد صلبة في الظروف القياسية.
2. التركيب: تركيب البخار يعكس تركيب المادة التي نشأ منها. على سبيل المثال، يتكون بخار الماء من جزيئات الماء، بينما يحتوي بخار السوائل المتطايرة على جزيئات المادة في الطور الغازي.
3. اعتماد درجات الحرارة: يتأثر تكوين البخار وسلوكه بشدة بدرجة الحرارة. تزيد درجات الحرارة المرتفعة من الطاقة الحركية للجزيئات، مما يسهل التبخر ويؤدي إلى زيادة ضغط البخار.
4. علاقة الضغط والحجم: مثل الغازات، يخضع البخار لقانون الغاز المثالي، مما يدل على وجود علاقة تناسبية بين الضغط والحجم عندما تظل درجة الحرارة وكمية المادة ثابتة.

أهمية البخار:

1. تطبيقات صناعية: يلعب البخار دورًا حاسمًا في العمليات الصناعية المختلفة، بما في ذلك التقطير والتبخر وترسيب البخار. تعتبر هذه العمليات حيوية في قطاعات مثل الهندسة الكيميائية والأدوية وتصنيع أشباه الموصلات.
2. المناخ والطقس: بخار الماء هو عنصر أساسي في الغلاف الجوي للأرض ويؤثر بشكل كبير على أنماط الطقس والمناخ. يساعد فهم سلوك البخار خبراء الأرصاد الجوية على التنبؤ بالظواهر الجوية مثل هطول الأمطار والضباب وتشكل السحب.
3. تقدمات تكنولوجية: أدى التقدم في التقنيات المتعلقة بالبخار إلى ابتكارات في مجالات مثل إنتاج الطاقة، حيث تستخدم توربينات البخار في محطات الطاقة، والعلوم البيئية، مع التطورات في ضغط البخار للتبريد وتكييف الهواء.

ما هو الغاز؟

الغاز هو حالة من حالات المادة تتميز بقدرتها على التمدد لملء الوعاء الذي تشغله، وكثافتها منخفضة مقارنة بالسوائل والمواد الصلبة، وميلها إلى الانتشار بسرعة. على عكس المواد الصلبة والسوائل، ليس للغازات شكل أو حجم محدد، وتتحرك جزيئاتها بحرية وبشكل مستقل عن بعضها البعض.

خصائص الغاز

1. سلوك الجسيمات: تظهر جزيئات الغاز حركة عشوائية ثابتة، وتتحرك في مسارات مستقيمة حتى تصطدم بجزيئات أخرى أو بجدران الوعاء الذي تحتوي عليه. تؤدي هذه الاصطدامات إلى الضغط، وهو القوة التي يمارسها الغاز لكل وحدة مساحة.
2. التوسع والانكماش: تتمدد الغازات بشكل منتظم لتملأ المساحة المتوفرة في عبوتها. وعلى العكس من ذلك، عندما ينخفض ​​حجم الحاوية، تنقبض الغازات لتشغل مساحة أقل. تسمح هذه الخاصية للغازات بالتكيف مع شكل وحجم الحاوية الخاصة بها.
3. الانضغاطية: الغازات شديدة الانضغاط، مما يعني أن حجمها يمكن أن يقل بشكل كبير تحت الضغط. عند الضغط على غاز ما، تقل المسافة بين جزيئاته، مما يؤدي إلى انخفاض الحجم.
4. سلوك الغاز المثالي: يتم وصف سلوك الغازات المثالية من خلال قانون الغاز المثالي، الذي يربط بين الضغط والحجم ودرجة الحرارة وعدد جزيئات الغاز. في حين أن الغازات الحقيقية قد تنحرف عن السلوك المثالي في ظل ظروف معينة، فإن قانون الغاز المثالي يوفر تقديرًا تقريبيًا مفيدًا في العديد من المواقف.

أهمية الغاز

1. تطبيقات صناعية: الغازات جزء لا يتجزأ من العمليات الصناعية المختلفة، بما في ذلك الاحتراق لإنتاج الطاقة، والتصنيع الكيميائي، وكمواد أولية لإنتاج مجموعة واسعة من المنتجات، مثل الأسمدة والبلاستيك والأدوية.
2. تأثير بيئي: إن فهم تكوين وسلوك الغازات في الغلاف الجوي للأرض أمر بالغ الأهمية لمعالجة القضايا البيئية مثل تغير المناخ، وتلوث الهواء، واستنفاد طبقة الأوزون. يعد رصد انبعاثات الغاز وتأثيراتها على جودة الهواء والمناخ أمرًا ضروريًا للتخفيف من هذه التحديات.
3. تقدمات تكنولوجية: تعمل التقنيات المعتمدة على الغاز على دفع الابتكار في العديد من المجالات، بما في ذلك النقل (على سبيل المثال، محركات الاحتراق الداخلي، وخلايا الوقود)، والرعاية الصحية (على سبيل المثال، الغازات الطبية للتخدير وعلاج الجهاز التنفسي)، واستكشاف الفضاء (على سبيل المثال، أنظمة دفع الصواريخ).
4. بحث علمي: يعتبر سلوك الغاز بمثابة الأساس لدراسة المبادئ الأساسية في الفيزياء والكيمياء، مثل الديناميكا الحرارية، والحركية، والتفاعلات الجزيئية. تساهم الأفكار المكتسبة من دراسات الغاز في التقدم في المعرفة العلمية والتطور التكنولوجي.

الاختلافات الرئيسية بين البخار والغاز 

• المنشأ:
  • ينشأ البخار من مواد تكون سائلة أو صلبة في درجة حرارة وضغط الغرفة، وتخضع لعملية التبخير.
  • يشير الغاز إلى الحالة العامة للمادة، التي تشمل المواد في مرحلتها الغازية، بغض النظر عن أصلها.
• تكوين:
  • يتشكل البخار عندما تخضع المادة للتبخير، وتنتقل من الحالة السائلة أو الصلبة إلى الطور الغازي.
  • يوجد الغاز كحالة من حالات المادة، إما يحدث بشكل طبيعي أو يتم إنتاجه بشكل صناعي، دون عملية تحول محددة مثل التبخر.
• التركيب:
  • يحافظ البخار على التركيب الكيميائي للمادة التي ينشأ منها.
  • يمكن أن يتكون الغاز من عناصر أو مركبات مختلفة في حالتها الغازية، ولها تركيبات وخصائص متنوعة.
• اعتماد درجات الحرارة:
  • يحدث التبخير عند درجات حرارة محددة فريدة لكل مادة، ويتأثر بعوامل مثل الضغط والتفاعلات الجزيئية.
  • يتأثر سلوك الغاز بتغيرات درجات الحرارة ولكنه لا يتضمن بالضرورة مرحلة انتقالية مثل التبخر.
• أمثلة:
  • تتضمن أمثلة البخار بخار الماء (البخار)، أو الكحول المتبخر، أو العطر المتبخر.
  • ومن أمثلة الغازات الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون والمواد الأخرى في حالتها الغازية، سواء كانت تحدث بشكل طبيعي أو منتجة صناعيا.

مراجع حسابات 

1. https://aip.scitation.org/doi/pdf/10.1063/1.1753975%40apl.2019.APLCLASS2019.issue-1
2. https://link.springer.com/article/10.1557/JMR.1986.0205

آخر تحديث: 02 مارس 2024