يشار عادة إلى الغاز والبخار على أنهما مصهوران في عالم الفيزياء والكيمياء. كلاهما له خصائص مختلفة وبالتالي يجب معاملتهما بشكل مختلف من حيث التطبيقات التي يمتلكانها. هناك عدة الاختلافات بين الغاز والبخار.
سنخبرك في هذه المقالة عن الاختلافات بين الغاز والبخار ، وما هي خصائص كل منهما ومدى أهمية معرفة كيفية التفريق بينهما.
ما هو الغاز
الغاز مادة لا يمكن أن تصبح سائلة عند الضغط عليها. الغاز هو حالة من المادة. في درجة حرارة الغرفة الغاز لا يزال غازًا في حالته الطبيعية. لتغيير المرحلة ، عليك تغيير الضغط ودرجة الحرارة.
يمكن ضغط الغازات بسهولة ، ولكن ليس بنفس سهولة ضغط البخار الذي يظل في حالة انتقال ثابتة. تشغل الغازات مساحة أكبر من السوائل أو المواد الصلبة. تحتفظ جزيئات البخار بشكل محدد ، والذي يتم التحقق منه عند عرضها تحت المجهر ، بينما الغازات ليس لها شكل محدد.
الغاز المستخدم من قبل البشر هو غاز طبيعي يتكون من أبخرة من الرواسب الأحفورية ، والتي يمثل الميثان منها 90٪. يعتبر الغاز الطبيعي أرخص بكثير من النفط ، لذلك فهو يستخدم في المنزل للتدفئة والطبخ ، ولا ينتج عنه نفس القدر من ثاني أكسيد الكربون ، لذلك فهو يعتبر أقل ضررا على البيئة من النفط والفحم.
ما هو البخار
البخار هو حالة من المادة تكون فيها المادة في الطور الغازي عند درجة حرارة وضغط معينين. يمكن تكوين البخار من السوائل والمواد الصلبة عن طريق استخدام الحرارة أو عن طريق تقليل الضغط.
واحدة من أبرز ميزات Steam هي قدرته على التوسع وشغل أي مساحة متاحة. وذلك لأن جزيئات البخار حرة الحركة وليس لها هيكل محدد كما هو الحال في المواد الصلبة والسوائل.
البخار لديه القدرة على نقل الحرارة. نظرًا لأن جزيئات البخار لديها طاقة حركية كبيرة ، يمكنها نقل هذه الطاقة إلى أشياء أخرى من خلال اصطدام الجزيئات. هذا ما يحدث في معظم أنظمة التدفئة والتبريد ، حيث يستخدم البخار لنقل الحرارة من مكان إلى آخر.
يحتوي البخار أيضًا على كثافة أقل بكثير من السوائل والمواد الصلبة. لهذا السبب ، يميل البخار إلى الارتفاع في الغلاف الجوي ويمكن أن ينتج عنه غيوم وهطول أمطار. هذه الخاصية مفيدة أيضًا في التقطير ، حيث يستخدم البخار لفصل المكونات المختلفة للخليط.
أنواع البخار
هناك أنواع مختلفة من البخار. يتم تقسيم أنواع البخار وفقًا للشكل الذي تكتسبه اعتمادًا على السياق الذي توجد فيه. دعونا نرى أهمها:
- بخار مكثف يتم ضغطه عند درجة حرارة ثابتة أو تبريده عند ضغط ثابت.
- بخار الماء هو الغاز الذي يتم إنتاجه عند تسخين الماء إلى 100 درجة مئوية عندما يغلي أو يتصاعد الجليد. إنه عديم الرائحة وعديم اللون.
- يعمل البخار القوة الدافعة وراء التوربينات لتوليد الطاقة الكهربائية أو الميكانيكية.
- يستخدم الطبخ بالبخار كطريقة طبخ لتحضير الطعام.
- بخار الدفع البحري. يتم استخدامه على القوارب ذات العجلات الجانبية.
- قاطرة بخارية الدفع.
الاختلافات بين الغاز والبخار
لقد رأينا بالفعل أن مصطلحات الغاز والبخار غالبًا ما يتم الخلط بينهما ، ولكن إنهما في الواقع حالتان مختلفتان للمادة.. على الرغم من أن كلاهما عبارة عن سوائل طور غازي ، إلا أن هناك بعض الاختلافات الرئيسية بينهما.
يُعرَّف الغاز بأنه مادة موجودة في الطور الغازي عند درجة حرارة الغرفة وضغطها ، بينما يشير البخار إلى مادة موجودة في الطور الغازي عند درجة حرارة وضغط معينين. أي أن الغاز عبارة عن سائل موجود في حالته الطبيعية ، بينما ينتج البخار عندما يتم تسخين أو تقليل ضغط سائل أو صلب.
الفرق الآخر هو أن الغازات لها تركيبة كيميائية محددة ، في حين أن الأبخرة يمكن أن تكون خليطًا من مواد مختلفة في الطور الغازي. على سبيل المثال ، الهواء الذي نتنفسه هو خليط من الغازات ، بينما بخار الماء هو خليط من جزيئات الماء في الطور الغازي.
وبالإضافة إلى ذلك، الغازات ذات كثافة أقل بكثير من السوائل والمواد الصلبة، بينما يمكن أن يكون للأبخرة كثافات مماثلة للسوائل التي تتولد منها أو تزيد عنها. وذلك لأن الأبخرة تتكون من سوائل أو مواد صلبة ذات كثافة أعلى بكثير من الغازات.
فيما يتعلق بالتطبيقات العملية ، تُستخدم الغازات بشكل شائع كوقود أو في العمليات الكيميائية ، بينما تُستخدم الأبخرة في تطبيقات التدفئة والتبريد والتقطير ، من بين استخدامات أخرى.
استخدامات البخار
للبخار تطبيقات صناعية واقتصادية هائلة. دعونا نرى أيهما الأكثر شهرة:
- توليد الكهرباء. البخار هو مفتاح توليد الكهرباء ، حيث تستخدم التوربينات البخارية. منطق الدائرة يجعل من الممكن تشغيل محطات توليد الطاقة على أنواع مختلفة من الوقود مثل الطاقة النووية أو الفحم أو الغاز الطبيعي ، حيث يتم تسخين المياه باستمرار حتى الغليان ويتمدد البخار لتشغيل التوربين ، وهو العمل المطلوب لتوليد الكهرباء. يتم توليد حوالي 90٪ من كهرباء العالم بهذه الطريقة.
- الاستخدام المنزلي يستخدم بخار الماء في الطهي وتنظيف الأقمشة والمنسوجات وحتى تدفئة المباني والمنازل. هذه الاستخدامات المختلفة ، سواء في المطبخ أو في غلاية المبنى ، تتطلب كمية معينة من الوقود.
- التطهير. نظرًا لارتفاع درجات الحرارة التي يمكن أن يصل إليها البخار ، يتم استخدامه في إجراءات تعقيم الأرضيات ومعدات المعامل وغيرها من المواد التي تتطلب آلية غير سامة لتنظيف الجراثيم والجراثيم.
- القوة الميكانيكية. كما هو الحال مع محطات توليد الطاقة ، يمكن أن تقود الطاقة البخارية الأنظمة الميكانيكية حسب الحاجة للتوسع. استفاد المحرك البخاري ، الذي تم اختراعه خلال الثورة الصناعية ، من هذه الخاصية واستخدمها كمصدر للطاقة للقطارات والسفن وحتى السيارات البخارية قبل اكتشاف الوقود الأحفوري.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول الاختلافات بين الغاز والبخار وما هي خصائص كل منهما.