الحرارة الكامنة للتبخر هي خاصية فيزيائية للمادة. يتم تعريفها على أنها كمية الطاقة الحرارية اللازمة لتغيير وحدة كتلة المادة من السائل إلى الغاز عند درجة حرارة وضغط ثابتين. تحدث هذه العملية دون تغيير في درجة حرارة المادة. تعتبر حرارة التبخر الكامنة أمرًا بالغ الأهمية في فهم الطاقة المشاركة في التحولات الطورية، وتحديدًا من السائل إلى البخار.
قبل الغوص في حرارة التبخر الكامنة، من المهم فهم مفهوم الحرارة الكامنة. الحرارة الكامنة هي الحرارة التي تمتصها المادة أو تطلقها أثناء تغير في حالتها الفيزيائية (الطور) الذي يحدث دون تغيير في درجة حرارتها. هناك نوعان من الحرارة الكامنة: حرارة الانصهار الكامنة (الصلبة إلى السائلة والعكس) والحرارة الكامنة للتبخر (السائل إلى الغاز والعكس).
لفهم الحرارة الكامنة للتبخر، فكر في تسخين وعاء من الماء. ومع تسخين الماء، ترتفع درجة حرارته حتى يصل إلى درجة الغليان. في هذه المرحلة، يبدأ الماء بالغليان ويتحول إلى بخار. ومن المثير للاهتمام أن درجة حرارة الماء تظل ثابتة عند نقطة الغليان على الرغم من التسخين المستمر. الطاقة التي توفرها الحرارة لا ترفع درجة الحرارة، ولكنها تستخدم بدلاً من ذلك لكسر الروابط بين جزيئات الماء، مما يسمح لها بالخروج على شكل غاز. هذه الطاقة المستخدمة أثناء التحول هي الحرارة الكامنة للتبخر.
يمكن قياس الحرارة الكامنة للتبخر ( \(L_v\) ) باستخدام الصيغة: \(Q = m \cdot L_v\) حيث: - \(Q\) هي كمية الحرارة الممتصة أو المنبعثة أثناء التبخير أو التكثيف العملية، تقاس بالجول (J)، - \(m\) هي كتلة المادة التي تمر بتغير الطور، وتقاس بالكيلوجرام (كجم)، - \(L_v\) هي الحرارة الكامنة للتبخر، وتقاس بالجول لكل كيلوغرام (ي/كغ).
وتختلف قيمة حرارة التبخر الكامنة بين المواد وتتأثر بدرجة الحرارة والضغط. ومع ذلك، بالنسبة لمادة معينة، فإنها تظل ثابتة عند درجة حرارة وضغط محددين (عادة عند نقطة الغليان تحت الضغط الجوي القياسي). تتناقص حرارة التبخر الكامنة بزيادة درجة الحرارة حتى تصل إلى الصفر عند درجة الحرارة الحرجة، وهي درجة الحرارة التي لا يمكن تسييل الغاز فوقها بغض النظر عن الضغط المطبق.
لظاهرة حرارة التبخر الكامنة العديد من التطبيقات العملية ويمكن ملاحظتها في الحياة اليومية. على سبيل المثال:
تتضمن التجربة التي توضح مفهوم الحرارة الكامنة للتبخر قياس درجة حرارة الماء أثناء تسخينه حتى الغليان ثم استمراره في الغليان. يتضمن الإعداد البسيط ما يلي:
خلال التجربة سيلاحظ أن درجة حرارة الماء ترتفع بشكل مطرد حتى تصل إلى درجة الغليان. وعندما يغلي الماء ويتحول إلى بخار، تظل درجة الحرارة ثابتة، على الرغم من التسخين المستمر. وهذه الفترة التي لا تتغير فيها درجة الحرارة توضح عملية التبخر ودور حرارة التبخر الكامنة.
تعتبر الحرارة الكامنة للتبخر مفهومًا أساسيًا في الديناميكا الحرارية والعلوم الفيزيائية، حيث تشرح كيفية امتصاص المواد أو إطلاقها للطاقة أثناء التحولات الطورية دون تغيير في درجة الحرارة. وهو مبدأ أساسي وراء مختلف الظواهر الطبيعية والتطبيقات التكنولوجية، من أنماط الطقس والنظام المناخي للأرض إلى العمليات الصناعية وعمل المحركات البخارية. إن فهم الحرارة الكامنة للتبخر لا يثري معرفتنا بالمبادئ الفيزيائية فحسب، بل يوضح أيضًا الترابط بين المفاهيم العلمية وتطبيقات العالم الحقيقي.
