ما هي مظاهر التكاثف

مظاهر طبيعية للتكاثف

التكاثف (بالإنجليزية: Condensation) هو تحول بخار الماء من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة، وهو عكس عملية التبخر التي يتحول فيها الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية، ويحدث التكاثف في حالتين، الأولى عندما يلامس بخار الماء سطحًا باردًا؛ فتنخفض درجة حرارته لتصل درجة حرارة التندّي (dew point)، وهي درجة الحرارة التي يتكاثف عندها الماء، والثانية عندما يصبح الهواء مشبعًا ببخار الماء، أي عندما تزيد كمية بخار الماء عن السعة الاستيعابية للهواء فيتحول عندها للحالة السائلة.

ونتيجة لاختلاف درجات الحرارة وأسباب التكاثف، يمكن أن يكون التكاثف على شكل الأمطار والضباب والثلوج والصقيع والندى والسحب والبَرَد، وتسمى هذه بمظاهر التكاثف.

الأمطار

يعتمد تكوين الأمطار على دورة الماء في الطبيعة، فعند تبخر الماء من المسطحات المائية وزيادة تراكيز بخار الماء في الهواء الجوي، يرتفع هذا الهواء الذي يحتوي على جزيئات الماء فوق مستوى سطح الأرض ويبرد بعد الوصول إلى ارتفاع مناسب في الغلاف الجوي، وعند التبريد، يتحول بخار الماء إلى قطرات ماء سائلة، وتسمى هذه العملية بالتكاثف، وتتجمع هذه القطرات معًا لتشكل كتلًا مائية ضخمة تظهر لنا كغيوم، وبمجرد أن تصبح السحب مشبعة بالماء، تتساقط قطرات المطر.

الثلوج

يعتمد تكون الثلوج بشكل كبير على درجة حرارة الغلاف الجوي، ويتشكل الثلج عندما تكون درجة حرارة الغلاف الجوي عند درجة تجمد الماء أو أقل، أي عندما تكون صفر درجة مئوية وعندما يكون هناك أيضًا حدًا أدنى من الرطوبة في الهواء، أي أنّ الثلوج تتكون بعد تكاثف بخار الماء إلى قطرات وبعد تجمد هذه القطرات أيضًا، ويعتمد وصول الثلج إلى الأرض على درجة حرارة سطح الأرض، فإذا كانت درجة حرارة سطح الأرض عند درجة التجمد أو أقل منها، فسوف يصل الثلج إلى الأرض.

ومع ذلك، لا يزال بإمكان الثلج الوصول إلى الأرض عندما تكون درجة حرارة الأرض فوق درجة التجمد؛ وذلك عندما تكون درجة الحرارة أقل من خمس درجات مئوية؛ ففي هذه الحالة، ستبدأ رقاقات الثلج في الذوبان عند وصولها إلى هذه الطبقة ذات درجة الحرارة الأعلى من درجة التجمد، لكن يخلق الذوبان ما يسمى بالتبريد التبخيري الذي يبرد الهواء مباشرة حول ندفة الثلج (بلّورة الثلج)، وهذا التبريد يؤخر عملية الذوبان، ويصبح بإمكان الثلوج الوصول إلى سطح الأرض وهو في الحالة الصلبة.

الندى

الندى هو قطرات الماء المتكونة ليلاً عن طريق تكاثف بخار الماء على الأسطح ذات درجات الحرارة الأعلى من درجة تجمد الماء، يتشكل الندى في الليالي على الأسطح عندما تبرد، فهو يتشكل على العشب والأوراق والنباتات لأنها تفقد حرارتها في الليل عن طريق الإشعاع، أي أنّها لا تحتفظ بحرارتها، وعندما تبرد هذه الأسطح، يبرد الهواء المحيط بها، عندها يتحول بخار الماء الموجود في الهواء إلى الحالة السائلة، أي يتكاثف، وتتشكل قطرات الندى.

الصّقيع

عادة ما يحدث الصقيع عندما يتبلور بخار الماء للحالة الصلبة دون المرور بالحالة السائلة، أي أنّه يتكون حين يلامس بخار الماء سطحًا باردًا ذو درجة حرارة أقل من صفر مئوية عند تكاثفه، فيتحول فجأة إلى بلورات ثلجية تلتصق على السطح البارد، وفي بعض الأحيان يتكون بشكل تدريجي مرورًا بالحالة السائلة، وفي هذه الحالة يتكاثف بخار الماء ليشكل الندى بداية، ثم تتجمد قطرات الندى عند انخفاض درجات الحرارة لتصل درجة تجمد الماء ليتحول بعدها إلى الحالة الصلبة أي الصقيع.

الضباب

يتشكل الضباب عندما يكون هناك اختلاف أقل من 2.5 درجة مئوية بين درجة حرارة الهواء ودرجة تشكل الندى، فعندها يتكاثف بخار الماء، ويتحول إلى قطرات صغيرة من الماء تبقى معلقة في الهواء، وينتشر الضباب عندما تزداد تراكيز بخار الماء في الهواء، ويوجد بخار الماء في الغلاف الجوي لأسباب متباينة، منها تبخر الماء من المسطحات المائية، وعملية النتح من أوراق النبات، وحركة الهواء فوق مسطحات مائية دافئة.

كما ويتشكل الضباب عادة عند رطوبة نسبية تبلغ حوالي 100٪، ويحدث ذلك عند زيادة الرطوبة في الهواء أو عندما تنخفض درجة الحرارة، ومع ذلك، لن يتشكل الضباب حتّى عند الدرجة المذكورة آنفًا إذا ما كان الهواء غير قادر على الاحتفاظ بأي رطوبة إضافية، أي أنّه يتشكل فقط عند فرط تشبع الهواء ببخار الماء، كما ويتسبب الضباب في هطول الأمطار.

مظاهر حياتية تدل على التكاثف

يحدث التكاثف اعتمادًا على درجة حرارة بخار الماء المتواجد في الهواء، ويؤدي التكاثف إلى الكثير من الظواهر الطبيعية المذكورة مسبقًا كالأمطار والسحب والضباب والندى، كما ويمكن ملاحظة التكاثف في الحياة اليومية على العديد من الأسطح التي توفر درجات الحرارة اللازمة لحدوثه، ومن الأمثلة اليومية عليها ما يلي:

خروج ضباب من الفم عند التنفس في الجو البارد

كثيرًا ما يظهر نَفَس ضبابي عند التنفس من الفم في فصل الشتاء، وهذا يحدث نتيجة التكاثف، فعندما تصل جزيئات بخار الماء الدافئ من الرئتين إلى هواء أكثر برودة، فإنها تتكاثف في قطرات صغيرة من الماء السائل التي يمكن أن تعكس الضوء الساقط عليها بطريقة تجعلها مرئية حتى بالعين المجردة في الشتاء.

نوافذ السيارات الضبابية

ينتج ضباب النافذة عن تلامس الهواء الرطب داخل السيارة مع الزجاج الأمامي البارد قبل أن يسخن، إذ يلامس الهواء الرطب السطح البارد لزجاج النافذة ويتكاثف ليصبح ضبابًا.

 تكون الندى على الزجاجات

يوفر السطح البارد للزجاجة جوًا منخفض الحرارة للأبخرة المائية الموجودة حولها، والتي يُمكن أن تفقد طاقتها وتتكاثف لتصبح قطرات ندى على السطح الخارجي للزجاجة.

الخلاصة

تكاثف الماء هو ظاهرة فيزيائية تعني تحول الماء من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة، تحدث عندما تقل درجة حرارة بخار الماء ليتحول بعدها إلى قطرات الماء، وللتكاثف العديد من المظاهر في الطبيعة، كالأمطار والسحب والضباب وتشكل الندى وغيرها، ومن الأمثلة على المظاهر الحياتية المرتبطة بالتكاثف خروج الضباب من الفم عند التنفس في الأجواء منخفضة الحرارة.