شیمی , علوم پایه 928 بازدید

میعان،‌ به تغییر حالت فیزیکی یک ماده از فاز گاز به فاز مایع می‌گویند. «میعان» (Condensation) را به عنوان عکس فرآیند تبخیر می‌شناسند که از آن بیشتر در بیان چرخه آب استفاده می‌شود. تعریف‌های دیگری نیز برای میعان ارائه شده است به طوریکه میعان را تغییر حالت بخار آب به مایع در زمان تماس با یک سطح جامد یا مایع می‌گویند. این پدیده به طور معمول از طریق دو فرآیند اتفاق می‌افتد: سرد شدن هوا تا نقطه شبنم و اشباع هوا با بخار آب به‌گونه‌ای که دیگر توانایی نگهداری مولکول آب بیشتری را در خود نداشته باشد.

آغاز فرآیند میعان

میعان از طریق تشکیل «خوشه‌های»‌ (Clusters) اتمی یا مولکولی ذرات در داخل حجم گازی آغاز می‌شود. همچنین، آغاز فرآیند میعان را می‌توان در سطح تماس بین فاز گاز و یک فاز مایع یا جامد تعریف کرد. در ابرها، این عمل به کمک میکروب‌های اتمسفری و تولید پروتئین، کاتالیز می‌شود که این پروتئین‌ها می‌توانند مولکول‌های گازی یا مایع را به یکدیگر پیوند دهند.

معمول‌ترین روش میعان

میعان به طور معمول زمانی اتفاق می‌افتد که یک بخار، سرد و تا مرز اشباع فشرده می‌شود و در این هنگام، چگالی مولکولی در فاز گاز به بیشینه حد خود می‌رسد. به دستگاه‌هایی که بخار را سرد، فشرده و جمع‌آوری می‌کنند، «کندانسور»‌ (Condenser) می‌گویند.

میعان
وقوع میعان در منطقه کم فشار بالای بال یک هواپیما

نقطه شبنم

«نقطه شبنم» (Dew Point)، دمایی است که در آن، میعان اتفاق می‌افتد. دمای هوا به طور طبیعی ممکن است به دمای نقطه شبنم یا پایین‌تر از آن برسد که این اتفاق، بیشتر در شب رخ می‌هد و به همین دلیل است که در ابتدای صبح،‌ روی پنجره‌ها، برگ گیاهان و شیشه اتوموبیل‌ها قطراتی از مایع پدیدار می‌شود.

همچنین، میعان می‌تواند در بدنه خارجی قوطی‌های نوشابه یا بطری‌های آب سرد تشکیل شود. در حقیقت، زمانی که هوای گرم، با سطحی سرد برخورد می‌کند،‌ دمای آن به نقطه شبنم می‌رسد و میعان می‌کند که سبب ایجاد قطرات مایعی را در این سطوح به جای می‌گذارد. زمانی که حجمی از هوا،‌ از بخار آب پر شود، ابرها تشکیل می‌شوند. کافی است نگاهی به ابرهای کومولوس بیاندازیم تا آغاز فرآیند میعان را در آن‌ها مشاهده کنیم.

میعان

اشباع

ابرها را می‌توان جرمی از قطرات آب در اتمسفر دانست. مولکول‌ها در بخار آب، فاصله بسیار زیادی از یکدیگر دارند و همزمان با جمع شدن بخارهای آب بیشتر در ابرها،‌ این ابرها از بخار آب اشباع می‌شوند. ابرهای اشباع، توانایی نگهداری مولکول‌های آب را در خود ندارند و با اشباع این ابرها، چگالی این مولکول‌ها نیز افزایش می‌یابد. در نهایت، این بخارها دچار میعان می‌شوند و بارش بوجود می‌آید.

خوب است بدانید که هوای سرد، مقدار کمتری بخار آب را نسبت به هوای گرم در خود نگه می‌دارد. به همین دلیل است که در مناطق گرمسیری،‌ رطوبت هوا بیشتر است چراکه بخار آب به جای بارش باران،‌ در داخل هوا باقی می‌ماند. به همین شکل، در مناطق سرد، احتمال بارش بیشتری داریم زیرا بخار آب، خیلی ساده‌تر میعان می‌کند.

میعان

اندازه‌گیری میعان

«سایکرومتری» (Psychrometry) نرخ میعان را در فشار و دمای مختلف برای مخلوط‌های شامل گاز و بخار اندازه‌گیری می‌کند که در آن‌ها،‌ آب، فرآورده حاصل از میعان بخار است.

کاربردهای میعان

میعان از اجزای اصلی در تقطیر است و اهمیت زیادی در آزمایشگاه و شیمی صنعتی دارد. از آن‌جایی که میعان یک پدیده طبیعی است،‌ از آن برای تولید آب در مقادیر بالا و مصارف انسانی استفاده می‌شود. سازه‌های بسیاری برای جمع‌آوری آب از طریق میعان ساخته شده‌اند. چنین سیستم‌هایی را همچنین می‌توان برای حفظ رطوبت خاک در مناطقی که دچار بیابان‌زایی شده‌اند مورد استفاده قرار داد. در نتیجه، برخی از سازمان‌ها، از مردم بومی برای آموزش نحوه کار با کندانسورهای آب بهره می‌گیرند تا بتوانند این مشکلات را به طور موثری حل کنند.

کاربردهای صنعتی میعان عبارتند از:

میعان

آزمایش میعان

در این بخش شما یاد می‌گیرید که با ابزارهای بسیار ساده، حالت‌های ماده و گذر آب از حالت‌های مختلف مایع، جامد و گاز را مشاهده کنید. لوزام مورد نیاز برای آزمایش در زیر آورده شده‌اند:

  • دو عدد لیوان
  • آب گرم
  • قالب یخ

دو سوم یک لیوان را با آب داغ پر کنید. لیوان دیگری بردارید و آن را به صورت برعکس، روی لیوان دیگر قرار دهید. سپس یک قالب یخ را مطابق تصویر، بالای لیوان بگذارید. با این کار می‌توانید قطرات مایع حاصل از میعان را ببینید.

میعان

میعان در سازه‌ها

میعان در سازه‌ها، پدیده‌ای ناخواسته است که موجب نشست، کپک زدن، پوسیدگی چوب‌ها، خوردگی، تضعیف دیوارها و از دست دادن انرژی به دلیل افزایش انتقال حرارت می‌شود. برای مقابله با این مشکل، رطوبت داخلی ساختمان باید کاهش یابد یا اینکه تهویه هوای ساختمان بهتر شود. از طرق مختلفی می‌توان این فرآیندها را به انجام رساند. با باز کردن پنجره‌ها، استفاده از هواکش‌ها و نم‌گیر و خشک کردن لباس‌ها خارج از ساختمان، می‌توان مقدار این رطوبت را کاهش داد.

علاوه بر این،‌ با نصب سیستم‌های تهویه مطبوع، می‌توان رطوبت را از هوا حذف و از ساختمان خارج کرد. با افزایش دما،‌ به سادگی می‌توان میزان بخار آب ذخیره شده در هوا را افزایش داد. البته این راه، نوعی شمشیر دو لبه است چراکه بیشتر رطوبت در منازل زمانی بوجود می‌آید که هوای گرم، مرطوب و سنگین در تماس با سطحی سرد قرار بگیرد. زمانی که هوا را سرد کنیم، میزان بخاری که می‌تواند در خود نگهداری کند، کاهش می‌یابد. این امر سبب «چگالش» (Deposition) آب بر سطح سرد خواهد بود. این پدیده را بارها، به هنگام روشن بودن یک سیستم گرمایش مرکزی، در ساختمانی با پنجره‌های تک‌جداره، مشاهده کرده‌اید.

میعان

دلیل بروز میعان در خانه‌ها

هوایی که ما را در خانه احاطه کرده، همواره شامل بخارهای آبی است که آن‌ها را با چشم نمی‌بینیم. در این خصوص می‌توان به کتری آب اشاره کرد که بخار آن به سرعت ناپدید می‌شود. همانطور که قبلا هم به آن اشاره شد، هرقدر هوا گرم‌تر باشد، بخار آب بیشتری را می‌تواند در خود جای دهد و به هنگامی که هوا از این بخارها اشباع شود،‌ شروع به مایع شدن می‌کند. عوامل مختلفی هستند که بر میعان داخل منازل تاثیر می‌گذارند که در زیر آورده شده‌اند:

محتوای بخار آب در هوا

این نوع از بخارهای آب به سادگی توسط فعالیت‌های روزانه همچون شستشو، پخت‌وپز، استحمام و … تولید می‌شوند که توسط روش‌هایی همچون استفاده از هواکش و نصب سیستم‌های تهویه مطبوع قابل کنترل است.

دمای داخل و خارج

برای تنظیم دمای داخل، به طور معمول می‌توان از پنجره‌های دوجداره یا بیشتر استفاده کرد. با این کار، جداره داخلی پنجره گرم‌تر است و روی آن بخار تشکیل نمی‌شود. دمای خارجی را نمی‌توان کنترل کرد اما استفاده از پنجره‌های دوجداره، راهی مناسب برای جدا کردن فضای داخل و خارج است.

در برخی موارد، این پدیده ممکن است در بخش خارجی پنجره‌ها یا درها رخ دهد و این امر زمانی اتفاق می‌افتد که دمای سطح خارجی، کمتر از نقطه شبنم باشد. دلیل این اتفاق می‌تواند کاهش انتقال حرارت از داخل به سمت بیرون باشد که این مورد را بیشتر در پنجره‌های دوجداره شاهد هستیم. در نهایت باید به این نکته توجه داشته باشیم که به هنگام نصب پنجره‌های دوجداره، باید سیستم‌های مناسب تهویه را نیز برای خروج بخارها از محیط نصب کنیم.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

^^

telegram
twitter

سهیل بحر کاظمی

«سهیل بحرکاظمی» فارغ‌التحصیل رشته مهندسی نفت، گرایش مهندسی مخازن هیدروکربوری از دانشگاه علوم و تحقیقات تهران است. به عکاسی و شیمی آلی علاقه‌مند است و در زمینه‌ متون شیمی به تولید محتوا می‌پردازد.

بر اساس رای 1 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *