تعريف بخار الماء

مفهوم بخار الماء

بخار الماء (بالإنجليزية: Water Vapour) هو شكل الماء في الحالة الغازيّة، الذي يكون موجوداً في الغلاف الجوي بكميات مختلفة، وهي المرحلة المتوسطة من دورة الماء، ويمثل بخار الماء الموجود في الغلاف الجوي 0.01٪ من إجمالي مخزون الأرض من الماء، وتبقى جزيئات الماء في الغلاف الجوي لفترة قصيرة، وتكون عادةً حوالي تسعة أيام.

ويدخل الماء الغلاف الجوي إمّا عن طريق التبخر، أو النتح، أو التسامي التي تتمّ على سطح الأرض، ويتناقص تركيز بخار الماء بازيادة الارتفاع العمودي إلى ما يزيد عن 20 كيلومتر، وتشمل مقاييس تركيز بخار الماء كلّ من ضغط البخار، ونسبة الرطوبة، والرطوبة المطلقة والنسبية، وتتمثل الأهمية الفيزيائية لبخار الماء في الغلاف الجوي في أنّه يتكاثف ويشكل السحب، والهطولات.

الصيغة الكيميائية لبخار الماء

تتطابق الصيغة الكيميائية لبخار الماء مع صيغة الماء وهي H2O، إلا أنّ جزيئات بخار الماء أقل تماسكًا وتفاعلًا مع بعضها البعض، فبخار الماء هو الحالة الغازية من الماء وليس الحالة السائلة، لذلك يقل تماسك جزيئات بخار الماء ويقلّ تنظيمها.

آلية تكون بخار الماء

يتكون بخار الماء إمّا من عملية التبخر أو عملية التسامي، ويُذكر أنّه لا يمكن رؤية بخار الماء في الأفق على عكس الضباب والغيوم التي تتكون من جزيئات ماء سائل معلّق في الهواء، وفيما يأتي تفصيل عمليات تكوين بخار الماء:

التبخر

يتمّ تحويل الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية في عملية التبخر ، فوفقاً لجامعة ميتشيغان التكنولوجية فإنّ التبخر يضمن انتقال الماء من الأرض، والمسطحات المائية إلى الغلاف الجوي، وتتمّ هذه العملية عندما يسخن الماء، فيتبخر بعد أن تتحرك جزيئاته وتهتز بسرعة.

يعتبر التبخر أحد شكلي التبخير، فالثاني هو الغلي، وينبغي توفر الطاقة حتّى يحدث التبخر، لأنّها تُسّرع العملية عند درجة حرارة أعلى، ومعدلات تدفق أعلى بين الحالة الغازية والسائلة، وفي السوائل، وفي حالات التوتر السطحي الأقل على الماء، ويعتبر التوتر السطحي هو الميل المرن للسائل الذي يسمح للحشرات بالتعويم على الماء ولديها التوتر الذي يسمح بتكوين الفقاعات.

التسامي

يتمّ تحويل الماء من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية مباشرة دون أن يمر بالحالة السائلة، وغالباً ما يرمز التسامي لعملية تحول الثلج إلى بخار الماء في الهواء دون أن يذوب لماء، ويعتبر الثلج الجاف أحد الأمثلة على هذه العملية.

وهو عبارة عن ثاني أكسيد الكربون المتجمد الذي يتسامى، أو يتحول إلى غاز على درجة حرارة -78.5 درجة مئوية، فالضباب في الواقع هو خليط من غاز ثاني أكسيد الكربون البارد والبرد، والهواء الرطب، الذي نشأ عندما ذاب الثلج الجاف.

العوامل المؤثرة في بخار الماء

يعتمد بخار الماء في تكوينه على عدة عوامل، وهي كما يأتي:

• الضغط ودرجة الحرارة

إذا كانت درجة غليان الماء هي 100 درجة مئوية عند الضغط الواقع على مستوى سطح البحر، فإنّ درجة الغليان هذه ستنخفض عن 100 إذا انخفض الضغط أيضًا.

• مساحة السطح المكشوف للسائل

إذا وُضِع كميتان متساويتان من الماء في وعائين أحدهما واسع والآخر ضيق، فإنّ الماء الذي في الوعاء الواسع سيتبخر أسرع من الماء في الوعاء الضيق.

• نقاء الماء

تؤثر درجة نقاء الماء في عميلة تبخره، فالماء العذب النقي يتبخر أسرع من الماء المالح.

• الرطوبة

تزداد سرعة تبخر الماء كلما قلت نسبة الرطوبة في الهواء، والرطوبة تعني كمية بخار الماء الموجودة في الهواء، فإذا زادت درجة الحرارة وثبتت سرعة الرياح والرطوبة، حينئذٍ يزداد معدل التبخر؛ لأنّ الهواء الأكثر دفئًا يحتوي على بخار ماء أكثر من الهواء البارد.

• سرعة الرياح

يزداد معدل تبخر الماء كلما ازدادت سرعة الرياح.

أهمية بخار الماء

يلعب الماء دورًا مهماً في المحافظة على الغلاف الجوي، وفيما يأتي أبرز النقاط عن أهمية بخار الماء:

• يعدّ أحد الطرق التي تُنقل بها الحرارة والطاقة من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي ونقلها من مكان إلى آخر.
• تمتص جزيئات بخار الماء الحرارة المنبعثة من سطح الأرض في الغلاف الجوي السفلي.
• يعدّ المصدر الثاني للدفء بعد ضوء الشمس، إذ يشع الحرارة في جميع الاتجاهات.
• يعدّ عنصراً أساسياً في الديناميكا الحرارية للغلاف الجوي، إذ يساهم في نقل الحرارة الكامنة وفي امتصاصها وانبعاثها في عدد من النطاقات.
• يُساهم في تكوين السحب التي تلعب دورًا هامًا في عكس الإشعاع الشمسي أو امتصاصه.
• يُعدّ مكونًا رئيسيًا في دورة المياه على الأرض، والتي تشكّل البيئة العالمية وتدعم الحياة على كوكب الأرض.
• يساعد على إحداث توازن لطاقة الأرض، فهو أهم غاز من الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي وله دور مؤثر في التغيرات المناخية.
• لا يساهم بخار الماء فقط في دراسات أبحاث المناخ بل أيضًا في علوم مراقبة الأرض.