سنتحدث اليوم عن إحدى العمليات الديناميكية الحرارية التي تحدث عادة في الطبيعة. يتعلق الأمر بـ عكس التسامي. يحدث عندما يحدث تغيير في الحالة الطاردة للحرارة من غاز إلى مادة صلبة دون أن يتم تحويلها أولاً بواسطة طورها السائل. لها أسماء أخرى مثل التسامي الرجعي أو الترسيب.
سنخبرك في هذه المقالة بجميع الخصائص ، وكيف يحدث ومدى أهمية التسامي العكسي.
الملامح الرئيسية
إنها عملية طاردة للحرارة لأن الجزيئات الغازية يجب أن تفقد الطاقة في شكل حرارة وتعطيها للبيئة. بهذه الطريقة ، يتم تحقيق أن ناتج هذا التفاعل يحتوي على طاقة أقل من تلك الخاصة بالمواد المتفاعلة. بطريقة تبرد بدرجة كافية ل التي يمكن أن تشكل بلورات أو تصلب أو تتجمد على السطح. يمكن رؤية عملية التسامي العكسي هذه حيث يوجد سطح جليدي بدرجة كافية بحيث يمكن ترسيب البلورات عليه مباشرة.
عندما نتحدث عن الترسب ، فإننا لا نشير إلى حقيقة أن الجسيمات تترسب من الطور الغازي دون ترطيب السطح فعليًا. عادة نجد ظاهرة التسامي العكسي على الأجسام الجليدية مثل الصقيع الذي يترسب على الأوراق خلال فصل الشتاء. يمكننا الكشف عن هذا الترسب لأنه يتكون من طبقة رقيقة من البلورات ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون أيضًا غبارًا ظاهرًا أو طينًا.
بفضل السيطرة على هذه العملية يمكن الحصول على مواد جديدة متعددة الطبقات حيث تتكون كل طبقة من مادة صلبة محددة يتم ترسيبها بواسطة العمليات الفيزيائية والكيميائية.
دور التسامي العكسي
إنه ، كما يوحي اسمه ، عملية تسامي مركبة. لا يبدأ من مادة تبخر صلبة ، ولكن من غاز يصلب أو يتجمد. قد يكون من المدهش تمامًا الاعتقاد بأنه يمكن تبريد الغاز إلى درجة أنه لا يحتاج حتى إلى المرور عبره إذا كان سائلًا في المقام الأول.
دعونا نرى ما هو دور السطح في التسامي العكسي. عندما يكون الغاز مضطربًا للغاية ومنتشرًا ، فإنه يبدأ في إعادة ترتيب تفاصيله ويثبت نفسه على أنه مادة صلبة عندما تنخفض درجات الحرارة. هذا الترتيب صعب التنفيذ من الناحية الديناميكية الحرارية. وهو يحتاج إلى نوع من الدعم قادر على استقبال جزيئات الغاز حتى يمكن تركيزها. بمجرد تركيز الجسيمات ، يمكنها التفاعل مع بعضها البعض لتبادل الحرارة مع السطح الأكثر برودة.
هذه هي الطريقة التي يفقدون بها الطاقة بفضل السطح الذي يعمل كمبادل حراري. عندما تتبادل الجسيمات الحرارة مع السطح الأكثر برودة ، فإنها تتباطأ وتتشكل النوى البلورية الأولى. تعمل هذه النوى بحيث يمكن ترسيب مجموعات أخرى من الجسيمات وبقية الغاز المحيط. بفضل هذا الهيكل ، يمكن أن يبدأ التسامي العكسي بالتشكل. النتيجة النهائية لهذه العملية هي أن طبقة بلورية صلبة تتشكل على السطح.
شروط حدوث التسامي العكسي
لكي تتم هذه العملية ، أولاً وقبل كل شيء ، يجب أن تكون هناك عدة شروط. الأول هو أن سطح التلامس مع الجزيئات يجب أن تكون درجة حرارته أقل من نقطة التجمد. هذا يعني ذاك يجب تبريد الغاز بشكل فائق بحيث يمكن أن يزعج استقراره بمجرد أن يلمس السطح.
من ناحية أخرى ، إذا كان السطح باردًا بدرجة كافية ، يمكن نقل درجة حرارة الغاز المرتفعة بسرعة أكبر لجعل جميع الجسيمات تتكيف مع الهيكل الموجود على السطح. هناك العديد من طرق التسامي العكسي حيث لا يجب أن يكون سطح التلامس باردًا حتى يحدث التفاعل. في صناعة التكنولوجيا ، يتم إنجاز الكثير من العمل بهذه العملية ويسمى ترسيب البخار الكيميائي عن طريق الاحتراق.
أمثلة
سنرى ما هي الأمثلة الرئيسية لهذا النوع من العمليات. عندما نخرج الجعة من الثلاجة ، يكون الزجاج مغطى باللون الأبيض. وهي أن الزجاجة توفر سطحًا كافيًا بحيث تتصادم جزيئات بخار الماء وتفقد كل الطاقة بسرعة. إذا كان الزجاج الذي يغطي الجعة أسودًا ، فسيكون اللون الأبيض أكثر وضوحًا. يمكننا المسيل للدموع بظفر الإصبع لنرى أن البخار أصبح صلبًا.
في بعض الأحيان هذه العملية بحيث تصبح البيرة مغطاة بصقيع أبيض. يستمر التأثير لفترة قصيرة لأنه مع مرور الدقائق يتكثف ويصبح رطبًا في اليد.
مثال آخر هو الصقيع. كما يحدث على جدران زجاجة البيرة ، فإن الصقيع الذي يترسب على الجدران الداخلية في بعض الثلاجات له هذه العملية أيضًا. يمكن أيضًا رؤية طبقات بلورات الجليد هذه في سمك التونة الزعنفة على مستوى الأرض. إنه تجمد لا يسقط من السماء مثل الثلج. الهواء بارد جدًا لدرجة أنه عندما يصطدم بسطح النباتات يتجمد مباشرة. ينتقلون من الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة.
الترسب الفيزيائي والكيميائي
حتى الآن تحدثنا فقط عن الماء. ومع ذلك ، يمكن أن يحدث أيضًا مع مواد أو مركبات أخرى. لنفترض أن لدينا غرفة بها جزيئات ذهب غازية. هنا يمكننا تقديم جسم جليدي ومقاوم وسيتم ترسيب طبقات من الذهب على هذا الكائن. يحدث الشيء نفسه مع المعادن أو المركبات الأخرى طالما أن زيادة الضغط غير مطلوبة لخلق فراغ.
من ناحية أخرى ، لدينا ترسبات كيميائية. إذا كان هناك تفاعل كيميائي بين الغاز والسطح ، فهو ترسب كيميائي. يستخدم هذا بشكل شائع لطلاء البوليمر في الصناعة. بفضل الترسيب الكيميائي ، تتم معالجة الأسطح مثل الألماس والتنغستن والنتريد والكربيدات والسيليكون والجرافين وما إلى ذلك.
كما ترون ، فإن التسامي العكسي هو عملية طبيعية يستفيد منها البشر في استخدامات مختلفة في الصناعة. آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول التسامي العكسي وكيف يحدث.