جشنواره عیدانه آیفون

تعریف میعان و انواع آن

با پدیده میعان بیشتر آشنا شوید!

تعریف میعان و انواع آن

اصطلاح میعان به معنای مایع شدن است و در اصطلاح، به تبدیل گاز یا فاز گازی به مایع تحت شرایط فیزیکی و شیمیایی مانند تغییر فشار، دما و … گفته می‌شود.

میعان وقتی رخ می دهد كه دمای بخار به كمتر از دمای اشباع برسد. در دستگاه های صنعتی ، این پدیده معمولاٌ در اثر تماس بخار با یك سطح سرد به وجود می آید . انرژی نهان آزاد شده ، به سطح منتقل گردیده و مایع تشكیل می شود .

مولکول ها در حالت بخار دارای سرعت و انرژی جنبشی زیادی هستند و در نتیجه نسبت به حالت مایع بسیار از هم دورند. به همین دلیل، برای اینکه بخار به مایع تبدیل شود باید سرعت مولکول های آن کاهش یابد تانیروی ربایش بین مولکول ها بتواند مولکول ها را کنار هم نگه دارد.

مثال:

• قطرات آبی که بر روی جداره ی خارجی یک پارچ آب خنک و یخ تشکیل می شود؛

• در هوای سرد و مرطوب زمستان ، ابر کوچکی که به هنگام (ها کردن ) از دهان شما خارج می شود؛

• در زمستان، قطره های آبی که روی شیشه ی پنجره ها مشاهده می شوند؛

• قطرات شبنم که به هنگام صبح زود روی برگ درختان دیده اید و یا تشکیل باران، در اثرعمل میعان ایجاد شده اند.

نظریه مولکولی میعان

مولکول های گاز (بخار) خیلی تند حرکت می کنند و از هم دور می شوند. هنگامی که گاز گرمای خود را از دست می دهد و سرد می شود، دمای آن کمتر می گردد و سرعت جا به جایی مولکول ها هم کمتر می شود، که در این صورت مولکول ها به یکدیگر نزدیکتر می گردند. بطوری که اگر گاز به اندازه ی کافی سرد شود، بعضی از مولکول های آن به اندازه ای به هم نزدیک می شوند که به حالت آبگونه (مایع) درمی آید.

رابطه میعان و تبخیر

باید بدانیم که میعان پدیده‌ای جدا از تبخیر نیست و بین این دو تبدیل فاز رابطه تنگاتنگی وجود دارد، بحث در مورد میعان باعث به میان آمدن مفاهیمی از تبخیر می‌شود و بالعکس.

آنتالپی تبخیر مولی، عکس میعان مولی

انرژی جنبشی مولکولهای یک مایع از توزیع ماکسول – بولتزمن پیروی می‌کند که نظیر توزیع انرژی جنبشی بین مولکول های یک گاز است. انرژی جنبشی مولکول معینی از یک مایع ضمن برخورد با سایر مولکولها پیوسته تغییر می‌کند؛ ولی در لحظه‌ای معین، تعدادی از مولکولهای یک مجموعه مولکول دارای انرژی نسبتاً زیاد و تعدادی دارای انرژی نسبتاً کم هستند. فراریت تعدادی از مولکولهای با انرژی زیاد از مایع سبب می‌شود که انرژی جنبشی متوسط مولکولهای باقیمانده در مایع کاهش یابد و از دمای کاسته شود.

وقتی مایعی از یک ظرف سرباز تبخیر می‌شود، انتقال گرما از محیط به مایع صورت می‌گیرد و در نتیجه، دمای مایع ثابت باقی می‌ماند و به این ترتیب، ذخیره مولکولهای پرانرژی تأمین می‌شود و این فرایند تا تبخیر تمام ادامه می‌یابد. مقدار کل گرمای لازم برای تبخیر یک مول از مایع در دمای معین آنتالپی مولی آن مایع نامیده می‌شود. در دمای ۲۵ċ

H2O(l) ↔ H2O(g) ∆Hv = +۴۳٫۸kj

فرایند فوق فرآیندی برگشت‌پذیر است. یعنی عکس فرایند و تبدیل مولکولهای گازی به مایع نیز صورت می‌گیرد؛ ولی این فرایند، فرآیندی گرمازا خواهد بود. یعنی مولکولهای گاز برای اینکه به مایع تبدیل شوند، به محیط گرما خواهند داد و میعان صورت خواهد گرفت. آنتالپی تبخیر معمولاً در نقطه جوش عادی و بر حسب کیلو ژول بر مول درج می‌شود. گرمای تبخیر یک مایع هم شامل انرژی لازم برای غلبه بر نیروهای جاذبه بین مولکولی و هم شامل انرژی لازم برای انبساط گاز است.

آنتالپی میعان مولی

وقتی یک مول بر اثر تراکم به مایع تبدیل می‌شود، انرژی آزاد می‌شود. این تغییر آنتالپی را «آنتالپی میعان مولی» می‌نامیم. این کمیت دارای علامت منفی است؛ ولی از نظر عددی برابر با گرمای تبخیر مولی در همان دما می‌باشد. یعنی:

H2O(g) → H2O(l) ∆Hc = -۴۳٫۸kj

آنتالپی میعان یک گاز با آنتالپی تبخیر مولی از نظر عددی برابر است. آنتالپی تبخیر یک مایع با افزایش دما کاهش می‌یابد و در دمای بحرانی جسم، مقدار آن به صفر می‌رسد. پس برای میعان یک گاز باید دما را کاهش دهیم و این کاهش باید بطور منظم انجام گیرد.

انواع میعان

میعان را می توان به انواع زیر دسته بندی نمود:

میعان همگن : كه در آن بخار به صورت قطرات معلق در فاز گاز تشكیل شده و مه را به وجود می آورد.

میعان تماس مستقیم : كه در اثر تماس بخار با یك مایع سرد به وجود می آید . در اغلب موارد مایع به صورت لایه ای تمام سطح را می پوشاند كه در اثر نیروی جاذبه به طور پیوسته به سمت پایین جریان می یابد.

میعان لایه ای : معمولاٌ روی سطوح تمیز و عاری از آلودگی به وجود می آید .

میعان قطره ای: اگر سطح با ماده ای پوشانده شود كه آن را مرطوب نگه دارد، امكان روی دادن میعان قطره ای وجود دارد. قطرات ، روی شیارها و حفره های روی سطح ایجاد شده ، رشد كرده و به همدیگر می پیوندند . غالباٌ بیش از ۹۰% سطح با قطرات پوشیده شده كه اندازه قطر آنها از چند میكرومتر تا اندازه قابل رؤیت با چشم غیر مسلح تغییر می كند.

در اثر جاذبه ، قطرات روی سطح جریان می یابند. مایع به وجود آمده روی سطح ، اعم از اینكه به صورت لایه یا قطره باشد ، مقاومتی در مقابل انتقال حرارت از بخار به سطح ایجاد می كند . از آنجا كه با افزایش ضخامت لایه ی مایع ، این مقاومت زیاد می شود ، در مواردی كه میعان لایه ای رخ می دهد ، بهتر است از سطوح قائم كوتاه یا استوانه افقی استفاده شود. به همین دلیل اكثر كندانسورها از لوله های افقی تشكیل شده اند كه مایع خنك در داخل لوله و بخاری كه بایستی مایع شود در بیرون لوله جریان دارند .

از لحاظ نرخ میعان و نرخ انتقال حرارت ، میعان قطره ای به لایه ای ترجیح داده می شود. در میعان قطره ای بیشتر انتقال حرارت از قطرات با قطر كوچكتر از ۱۰۰ میكرون صورت می گیرد و نرخ انتقال حرارت بیش از ۱۰ برابر میعان لایه ای است . به همین دلیل پوشاندن سطح با مواردی كه باعث تر ماندن آن و در نتیجه افزایش میعان قطره ای می شود در عمل متداول است .

تركیب آلی سیلیكون ، تفلون و نوعی از موم ها و اسیدهای چرب از مواردی هستند كه برای این منظور به كار گرفته می شوند. به مرور زمان در اثر اكسید شدن ، تشكیل رسوب و كنده شدن آن ها ، كم می شود و سرانجام میعان لایه ای حاكم می شود. هر چند كه رسیدن به میعان قطره ای در طراحی های صنعتی مطلوب است ولی معمولاٌ حفظ شرایط این نوع میعان مشكل است . به این دلیل و همچنین به دلیل آنكه ضریب جا به جایی در میعان لایه ای كوچكتر از قطره ای است ، محاسبات طراحی كندانسور اغلب مبتنی بر فرض میعان لایه ای انجام می شود.

 

 تعریف میعان _ دانشچی

هرگونه سوال و دریافت مشاوره تحصیلی (از ابتدایی تا دکتری) مدارس و دانشگاه ها ( تیزهوشان، نمونه دولتی، سراسری، دانشگاه آزاد، علمی کاربردی و پیام نور ) با شماره های زیر تماس بگیرید.

تماس از تلفن ثابت 9099071375 (سراسر کشور) - تماس از تلفن ثابت 9092305784 (در تهران) - تماس از طریق موبایل همراه اول : 99221106

online پاسخگویی بصورت 24 ساعته


اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*