در سال های قبل آموختید که مواد در دمای اتاق (یعنی ْ۲۵C) در سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارند . در شکل زیر وضعیت مولکول های مواد در هریک از حالت ها را توصیف کنید.

ذوب :

اگر یک جسم جامد را در ظرفی گرم کنیم جنبش مولکول های آن تندتر می شود، در نتیجه مولکول ها با یکدیگر شدیدتر برخورد می کنند و از هم فاصله ی بیشتری پیدا می کنند. زیاد شدن فاصله ی مولکول ها از هم سبک می شود که ربایش بین آنها کمتر شود. حال اگر گرم کردن جسم را ادامه دهیم،‌فاصله ی مولکول ها از هم بیشتر و بیشتر و ربایش بین آنها کمتر و کمتر می شود. تا جایی که مولکول ها می توانند آزادانه در ظرف به حرکت درآیند و بدان ترتیب جامد به مایع تبدیل می شود. در این حالت می گوئیم جسم جامد ذوب شده است. به دمایی که ماده ی جامد در آن ذوب می شود نقطه ذوب می گویند.

انجماد:

وقتی یک مایع را به اندازه کافی سرد کنیم، به جامد تبدیل می شود. تبدیل شدن مایع به جامد را انجماد می گویند. دمایی که در آن ماده ی مایع به جامد تبدیل می شود، نقطه انجماد نامیده می شود.
بعضی از مواد ، مثل یخ، در یک دمای معین از حالت جامد به حالت مایع در می آیند و قبل از ذوب شدن نرم نمی شوند. اگر این گونه مواد را سرد کنیم، در همان دمایی که ذوب شده اند، به حالت جامد در می آیند. موادی مانند یخ،قلع و سرب از این دسته موادند. این مواد دارای نقطه ذوب معین هستند. یعنی دقیقاً می توانیم بگوئیم که این مواد در چه دمایی ذوب (یا منجمد) می شوند. در این گروه از مواد نقطه ای ذوب با نقطه ای انجماد برابر است.
گروهی دیگر از مواد در هنگام تبدیل از حالت جامد به مایع کم کم نرم می شوند. مثلاً قیر و شیشه وقتی گرم شوند ابتدا نرم می شوند و از حالت جامد خارج می گردند، سپس در اثر گرم شدن بیشتر، کم کم بطور کامل به حالت مایع در می آیند، این گونه مواد نقطه ای ذوب معینی ندارند و اصطلاحاً گفته می شود که این مواد ذوب خمیری دادند. موادی که دارای نقطه ای ذوب معینی هستند، نقطه ی انجماد می توانند به حالت جامد یا مایع یا به هر دو حالت وجود داشته باشند.

اثر ناخالصی بر نقطه ی ذوب و انجماد مواد:

آیا آب خالص زودتر یخ می زند، یا آبی که مقداری ناخالصی در آن حل شده است؟ آیا وجود ناخالصی روی نقطه ی ذوب و انجماد مواد تأثیر دارد؟ در زمستان ها برای جلوگیری از یخ زدن آبی که در دستگاه خنک کننده ی موتور خودرو وجود دارد، نوعی ماده شبیه الکل را با آب مخلوط می کنند، به این ماده ضدیخ می گویند.

تبخیر:

در دوره ابتدایی آموختید که به تبدیل مایع به گاز ، تبخیر می گویند. در مواد مایع، مولکول هایی که بر روی سطح قرار دارند، به سبب وجود ربایش مولکولی ، به وسیله ی مولکول هایی که در زیر آن ها قرار دارد جذب می شوند، به همین دلیل نمی توانند به آسانی و آزادانه از سطح مایع جدا شوند و به هوا بروند، در هنگام ورود به هوا با مولکول های هوا برخورد می کنند. به عبارت دیگر مولکول های هوا سعی می کنند که از ورود آن ها به هوا جلوگیری کنند. هر چه تراکم مولکول های هوا (فشار هوا) بیشتر باشد، این مقاومت بیشتر است.
در همین حالت چون مولکول های مایع پیوسته در حال جنبش هستند، گاهی مولکول های زیرین به مولکول های روی سطح مایع برخورد می کنند و به آن ها نیرویی به سمت بالا وارد می کنند.
اگر مقدار نیروی ناشی از ضربه ی مولکول های زیرین به نیروی ربایشی که بر یک مولکول روی سطح مایع توسط مولکول های اطراف آن وارد می شود، غلبه کند، این مولکول از سطح مایع جدا می شود و به هوا پرتاب می گردد. بدین ترتیب مایع بخار می شود. تبخیر مایعات در همه ی دماها انجام می شود.

جوشیدن :

همانطور که آزمایش به شما نشان داد، سرعت تبخیر آب و دیگر مایعات در اثر گرم شدن، بیشتر می شود. اگر گرم کردن یک مایع را ادامه دهیم دمای آن بالا و بالاتر می رود تا هنگامی که مایع به جوش آید. در هنگام جوشیدن ، مولکول های مایع، دیگر فقط از سطح مایع تبخیر نمی شوند بلکه در وسط مایع و در کف ظرف نیز حباب هایی از بخار پدید می آید که به سمت بالا حرکت می کنند و در هوا پراکنده می شوند.

میعان:

تبدیل بخار، به مایع را میعان یعنی مایع شدن می نامند. وقتی که یک ظرف آب را در اتاق می گذارید. همان طور که تعدادی از مولکول های آب پیوسته بخار می شوند و به هوا می روند، تعدادی از مولکول های بخار آب موجود در هوا نیز که پیوسته به هر سو در حال حرکت اند، ممکن است بطور اتفاقی و تصادفی به سطح آب برخورد کنند و در اثر ربایش مولکول های سطح آب،‌به آب باز گردند. در این حالت میعان رخ داده است.

روشن است که هر چه مقدار بخار آب موجود در هوا بیشتر باشد، احتمال برخورد مولکول های بخار آب با سطح مایع و بازگشت آن ها به مایع بیشتر است. در بعضی از مناطق کشور ما ، در فصل تابستان، گاهی هوا از بخار آب سیر می شود،‌در این حالت می گویند هوا شرجی شده است.
در هوای شرجی گرچه بدن انسان عرق می کند، اما به دلیل کند بودن سرعت تبخیر، عرق روی پوست بدن خیلی دیر بخارمی شود و چندان کمکی به خنک شدن بدن نمی کند. البته میعان همیشه بر روی سطح مایع صورت نمی گیرد، بلکه هر وقت بخار یک ماده سرد شود، در هر نقطه ای و روی هر سطحی ممکن است میعان صورت گیرد. به عمل تبخیر و میعان متوالی تقطیر می گویند. دستگاه تقطیر وسیله ای است که به وسیله آن می توان از آب شور آب شیرین تهیه کرد. به آبی که از طریق تقطیر بدست می آید آب مقطر گفته می شود.

تصعید و چگالش

بعضی از مواد می توانند مستقیماً از حالت جامد به حالت بخار درآیند. مثلاً چند روز قرص نفتالین را مدتی در یک ظرف در باز بگذارید، مشاهده می کنید، که قرص ها روز به روز کوچک تر می شوند. نفتالین بدون ذوب شدن مستقیماً به بخار تبدیل می شود، به تبدیل مستقیم جامد به بخار تصعید یا فرازش می گویند . تصعید در مورد بعضی مواد دیگر همه اتفاق می افتد. عکس عمل تصعید، یعنی تبدیل مستقیم گاز به جامد چگالش نامیده می شود. برفکی که در یخ ساز یخچال مشاهده می شود، حاصل چگالش بخار آب یعنی تبدیل شدن مستقیم بخار آب به یخ است.

تغییرات گرماگیر و تغییرات گرماده :

در بعضی از تغییرها، ماده باید ازمحیط پیرامون خود گرما بگیرد. به این گونه تغییرها گرماگیر گفته می شود. مثلاً ذوب یک تغییر گرماگیر است. یعنی یک ماده ی جامد برای اینکه به مایع تبدیل شود، باید گرما دریافت کند. اگر مقداری یخ ذوب شود. برای ذوب شدن از چیزهای اطراف خود گرما می گیرد و در نتیجه آن چیزها را سرد می کند. به همین دلیل است که از یخ برای سرد کردن آب و چیزهای دیگر استفاده می شود. علاوه بر ذوب ، تبخیر و تصعید نیز تغییرهای گرماگیر هستند.
می دانید دی اکسید کربن گازی بی رنگ و بو است. اگر این گاز را متراکم و سرد کنیم تبدیل به ماده جامد تقریباً سفید رنگی می شود. این ماده جامد می تواند از محیط اطراف خود گرما جذب کند و مستقیماً به بخار (تصعید) تبدیل شود. چون تصعید کربن دی اکسید جامد ( یخ خشک) گرماگیر است. از این رو سبب می شود که محیط پیرامون سرد شود.

بعضی دیگر از تغییرات گرماده هستند. مثلاً آب در هنگام انجماد یا یخ زدن مقداری گرما به محیط اطراف خود می دهد و سپس به یخ تبدیل می شود. به همین دلیل است که آب را برای یخ زدن در جای سرد می گذارند. یعنی وقت آب در یک محیط سرد قرار بگیرد،‌آن قدر از گرمای خود به آن محیط می دهد تا منجمد شود.

فکر کنید
عوامل مؤثر بر سرعت تبخیر را برشمارید و علت تأثیر هر عامل را با توجه به طبیعت ذره ای ماده و ویژگی های آن (نظریه مولکولی) توضیح دهید.

۱ – گرم کردن :
وقتی به یک مایع گرما می دهیم جنبش مولکول ها زیادتر می شود. به یکدیگر برخورد کرده فاصله بین آنها بیشتر می شود. در نتیجه نیروی ربایش کمتر شده و سریعتر به هوا پرتاب می شوند.

۲ – سطح مایع:
هر چه مساحت سطح مایع بیشتر باشد مولکول ها فرصت بیشتری برای آزاد شدن از سطح مایع پیدا می کنند بنابراین زودتر تبخیر می شوند.

۳ – وزش باد :
وزش باد سبب می شود مولکول هایی که در سطح مایع قرار دارند سریعتر از مایع جدا شده و وارد هوا شوند.

۴ – نوع مایع :
هر چه نیروی ربایش بین مولکول های مایع بیشتر باشد سرعت تبخیر کمتر است.

۵ – ناخالصی :
هر چه ناخالصی بیشتر باشد مایع غلیظ تر شده نیروی ربایش بین مولکول ها زیادتر می شود، فاصله بین مولکول ها کمتر می شود و سرعت تبخیر کاهش می یابد.

۶ – رطوبت :
هر چه رطوبت هوا بیشتر باشد تعداد مولکول هایی که از سطح مایع جدا می شوند با تعداد مولکول هایی که به مایع باز می گردند تقریباً مساوی می شود و در نتیجه تبخیر کاهش می یابد.

فکر کنید
چرا در محیط های مرطوب مثل حمام، لباس های خیس دیرتر خشک می شوند؟

محیط هایی مانند حمام از بخار آب اشباع شده است بطوریکه گاهی اوقات سرعت بخار با سرعت میعان برابر شده و تبخیر صورت نمی گیرد.

آیا می توانید پاسخ این پرسش را به طور کلی به عنوان یکی دیگر از عوامل مؤثر بر سرعت تبخیر بیان کنید؟
بله ، هر چه رطوبت بیشتر باشد، سرعت تبخیر کاهش می یابد

فکر کنید
بارش باران چه ارتباطی با میعان بخار آب دارد؟

بخار آب بر اثر سرما در ارتفاعات متراکم شده به قطرات آب تبدیل می شود یعنی عمل میعان صورت گرفته است.

اطلاعات جمع آوری کنید
نوشیدن مداوم آب مقطر – یعنی آبی که هیچگونه مواد معدنی ندارند – برای سلامتی زیان آور است. چرا؟

در آب های نوشیدنی معمولی ترکیبات مختلف از جمله آهن، کلسیم و فلوئوروجود دارد که تا حدودی نیاز قسمت های مختلف بدن از جمله استخوان ها،‌خون ،‌دندان و غیره را برطرف می کند. چون آب مقطر مواد معدنی ندارد با مصرف مداوم آن بدن دچار کمبود این مواد می شود.

فکر کنید
اگر در یک ظرف شیشه ای دربسته تعدادی قرص نفتالین بیندازیم، پس از مدتی چند بلور بسیار ریز نفتالین روی دیواره ی ظرف و اطراف در آن مشاهده می شود. علت چیست؟

قرص های نفتالین ابتدا به حالت بخار در می آیند (تصعید) در اثر تماس با فضای بالای ظرف ، سرد شده و دوباره به بلورهای ریز نفتالین تبدیل می شوند (چگالش)

فکر کنید
۱ – چرا وقتی از استخر بیرون می آیید بدن شما احساس سرما می کند؟
زیرا آب موجود بر روی سطح بدن برای تبخیر شدن نیاز به گرما دارد و این گرما را از بدن ما دریافت می کند، بنابراین احساس سرما می کنیم.