ما هو التبخر
هي العملية التي ينتقل بها عنصر أو مركب من حالته السائلة إلى الحالة الغازية تحت درجة الحرارة التي يغلي فيها، وعلى وجه الخصوص يعرف التبخر بأنه العملية التي يدخل بها الماء السائل إلى الغلاف الجوي كبخار ماء، ويُذكر أن التبخر - الذي يأتي في الغالب من البحار ومن الغطاء النباتي - يعمل على تجديد رطوبة الهواء، وهو جزء مهم من تبادل الطاقة في نظام الغلاف الجوي الأرضي الذي ينتج حركة الغلاف الجوي وبالتالي الطقس والمناخ.[1]
العوامل المؤثرة على معدل التبخر
تشمل العوامل التي تؤثر على معدل التبخر، ما يلي:[2]
• درجة الحرارة: مع زيادة درجة الحرارة يزداد معدل التبخر أيضًا، حيث تتناسب درجة الحرارة طرديًا مع معدل التبخر.
• مساحة السطح: مع زيادة مساحة السطح يزداد معدل التبخر، حيث تتناسب مساحة السطح طرديًا مع معدل التبخر.
• الرطوبة: يقل معدل التبخر مع زيادة الرطوبة، فالرطوبة ومعدل التبخر يتناسبان عكسيًا مع بعضهما البعض.
• سرعة الرياح: تؤدي زيادة سرعة الرياح إلى زيادة التبخر، فالعلاقة بين سرعة الرياح ومعدل التبخر طردية.
قياس معدل التبخر
تتمثل طرق قياس معدل التبخر من خلال استخدام أجهزة قياس المبخرات، أو من خلال استخدام المعادلات التجريبية أو بالطرق التحليلية، وفيما يلي الأجهزة المتبعة لقياس التبخر:[3]
• USWB Class A Evaporation Pan: عبارة عن وعاء مصنوع من ورقة GI غير مصبوغة قطره 1210 مم وعمقه 255 مم، يُحفظ الماء فيه على عمق بين 18 و20 سم، وفيه تُقاس نسبة التبخر من خلال وضعه على منصة خشبية بارتفاع 15 سم فوق مستوى الأرض للسماح بتدوير الهواء بحرية أسفل الوعاء، وعن طريق قياس عمق الماء الراكد في الوعاء بمقياس خطاف يمكن معرفة معدل التبخر.
• ISI Standard Pan: وعاء مصنوع من صفائح نحاسية بسمك 0.9 مم معلبة من الداخل ومطلية باللون الأبيض من الخارج، قطره 1220 مم وعمقه 255 مم، وفيه يُقاس معدل التبخر من خلال وضعه على منصة خشبية مربعة بعرض 1225 مم وارتفاع 100 مم فوق مستوى الأرض للسماح بتدوير الهواء بحرية أسفل الوعاء حيث يشير مقياس النقطة الثابتة إلى مستوى الماء، ويُذكر أنه يجب إضافة الماء إلى الوعاء أو إزالته منه للحفاظ على مستوى الماء عند علامة ثابتة باستخدام مقياس أسطواني معاير.
• Colorado Sunken Pan: وعاء مربع 920 مم مصنوع من صفيحة GI غير مصبوغة بعمق 460 مم، وفيه يُقاس معدل التبخر من خلال دفنه في الأرض على بعد 100 مم من الأعلى، ويُشار إلى أن الميزة الرئيسية لهذه الأداة هي خصائصها الديناميكية الهوائية والإشعاعية المشابهة لخصائص البحيرات، أما عيوبها فيكمن في صعوبة اكتشاف التسريبات والتركيب باهظ التكلفة مع الحاجة إلى مزيد من العناية للحفاظ على المنطقة المحيطة خالية من الحشائش الطويلة والغبار وما إلى ذلك.
• USGS Floating Pan: وعاء مربع من الجانبين 900 مم بعمق 450 مم، وهو مدعوم بعوامات أسطوانية في منتصف طوف بحجم 4.25 م × 4.87 م، يُوضع عائمًا في بحيرة بهدف محاكاة خصائص جسم مائي كبير، وفيه يجب الحفاظ على مستوى الماء عند نفس مستوى المياه في البحيرة مما يترك حافة 75 مم، ومن أجل تلافي حركة الأمواج يتضمن الجهاز حواجز قطرية لتقليل الاندفاع، ويُذكر أن سلبيات هذه الأداة تتمثل بارتفاع تكلفة التركيب والصيانة.
أمثلة على عملية التبخر
تتضمن أمثلة الحياة اليومية لعملية التبخر على:[4]
• تجفيف الملابس تحت الشمس: يعد تجفيف الملابس تحت أشعة الشمس أحد أكثر الأمثلة الواقعية على التبخر شيوعًا، فعند وضع الملابس المبللة تحت أشعة الشمس فإنها تسخن مما يؤدي إلى تبخر جزيئات الماء الموجودة فيها لجعلها جافة.
• كي الملابس: تعمل المكواة الساخنة على تبخير قطرات الماء الموجودة في نسيج الملابس.
• تبريد الشاي الساخن والسوائل الساخنة الأخرى: يبرد كوب من الشاي الساخن أو أي سائل ساخن بعد مرور بعض الوقت بسبب التبخر، ويحدث فقدان الحرارة عندما يتبخر الماء مما يؤدي إلى تبريد الشاي والمشروبات الأخرى.
• الأرضيات الرطبة: يتبخر الماء الموجود على الأرضية المبللة بسبب الحرارة ويجعلها جافة تمامًا.
• ذوبان مكعبات الثلج: تذوب مكعبات الثلج بعد إخراجها من الثلاجة وإضافتها إلى المشروبات وتتخذ شكل السائل، ويحدث كل هذا بسبب ارتفاع درجة الحرارة خارج الثلاجة التي تبخّر الماء مما يؤدي إلى تغيير شكل مكعب الثلج.
• تحضير الملح المشترك: يعد تحضير الملح الشائع أيضًا مثالًا واسع الانتشار على التبخر، حيث تتعرض مياه البحر للتبخر مما يؤدي إلى تكوين بلورات الملح.
• تبخر مزيل طلاء الأظافر: الأسيتون الموجود في مزيل طلاء الأظافر يأخذ حرارة الأجسام ويتبخر.
• تجفيف الشعر المبلل: يتبخر بخار الماء الناتج عن الشعر الرطب بسبب حرارة الشمس أو حرارة مجفف الشعر.
• تجفيف المسطحات المائية المختلفة: غالبًا ما تجف المياه من المسطحات المائية المختلفة خلال فصل الصيف الحار، وهذا يحدث بسبب التبخر.
• تبخر العرق من الجسم: يتبخر العرق الناتج عن الجلد بسبب ارتفاع درجة حرارة الجو مما يستهلك القليل من حرارة الجسم، وبالتالي ينتج عنه تأثير التبريد.
• عملية التقطير: وهي عملية فصل المكونات المختلفة للسائل عن طريق الغليان والتكثيف، وبالتالي يؤدي التبخر في هذه العملية دورًا رئيسيًا.
• عمل قدر الضغط: أثناء الطهي تتولد حرارة مرتفعة داخل قدر الضغط، ومن خلال الصمام يخرج البخار عن طريق التبخر.