حاسبة ضغط البخار: تقدير دقيق لضغط بخار المواد

مقدمة عن ضغط البخار

ضغط البخار هو خاصية فيزيائية أساسية تمثل الضغط الذي يمارسه بخار في حالة توازن ديناميكي مع أطواره المكثفة (صلبة أو سائلة) عند درجة حرارة معينة. توفر هذه الحاسبة لضغط البخار وسيلة بسيطة لكنها قوية لتقدير ضغط البخار لمواد مختلفة عبر درجات حرارة مختلفة باستخدام معادلة أنطوان. سواء كنت طالب كيمياء، فني مختبر، أو مهندس كيميائي، فإن فهم ضغط البخار أمر أساسي للتنبؤ بسلوك الطور، وتصميم عمليات التقطير، وضمان السلامة في التعامل مع المواد الكيميائية.

تتيح لك الحاسبة اختيار من بين المواد الشائعة بما في ذلك الماء، الكحوليات، والمذيبات العضوية، ثم تحسب على الفور ضغط البخار عند درجة الحرارة المحددة. من خلال تصور العلاقة بين درجة الحرارة وضغط البخار، يمكنك فهم الخصائص المتطايرة لمواد مختلفة واتخاذ قرارات مستنيرة في تطبيقاتك العلمية أو الهندسية.

العلم وراء ضغط البخار

ضغط البخار هو مقياس لميول المادة للتبخر. عند أي درجة حرارة معينة، تمتلك الجزيئات الموجودة على سطح السائل طاقات متفاوتة. يمكن للجزيئات التي تمتلك طاقة كافية التغلب على القوى بين الجزيئات التي تمسك بها في الحالة السائلة والهروب إلى الطور الغازي. مع زيادة درجة الحرارة، تكتسب المزيد من الجزيئات طاقة كافية للهروب، مما يؤدي إلى زيادة ضغط البخار.

معادلة أنطوان لحساب ضغط البخار

تستخدم الحاسبة معادلة أنطوان، وهي علاقة شبه تجريبية مستمدة من علاقة كلاوزيوس-كلابيرون. توفر هذه المعادلة طريقة دقيقة لحساب ضغط البخار ضمن نطاقات درجات حرارة محددة:

$\log_{10}(P) = A - \frac{B}{C + T}$

حيث:

$P$ هو ضغط البخار (بـ mmHg)
$T$ هو درجة الحرارة (بـ °C)
$A$ ، $B$ ، و $C$ هي ثوابت محددة للمواد تم تحديدها تجريبياً

تختلف ثوابت معادلة أنطوان لكل مادة وتكون صالحة فقط ضمن نطاقات درجات حرارة محددة. خارج هذه النطاقات، قد تنتج المعادلة نتائج غير دقيقة بسبب التغيرات في الخصائص الفيزيائية للمادة.

ثوابت أنطوان للمواد الشائعة

تتضمن الحاسبة ثوابت أنطوان لعدة مواد شائعة:

المادة	A	B	C	نطاق درجة الحرارة الصالح (°C)
الماء	8.07131	1730.63	233.426	1-100
الميثانول	8.08097	1582.271	239.726	15-100
الإيثانول	8.20417	1642.89	230.3	20-100
الأسيتون	7.11714	1210.595	229.664	0-100
البنزين	6.90565	1211.033	220.79	8-100
التولوين	6.95464	1344.8	219.482	10-100
الكلوروفورم	6.95465	1170.966	226.232	0-100
الإيثر ثنائي الإيثيل	6.92333	1064.07	228.8	0-100

تم تحديد هذه الثوابت من خلال قياسات تجريبية دقيقة وتوفر تقديرات دقيقة لضغط البخار ضمن نطاقات درجات الحرارة المحددة.

تصور ضغط البخار

درجة الحرارة (°C) ضغط البخار (mmHg)

الماء الإيثانول الأسيتون 760 mmHg (1 atm) 25°C 50°C 75°C 100°C

يوضح الرسم البياني أعلاه كيف يزيد ضغط البخار بشكل أسي مع درجة الحرارة لثلاث مواد شائعة: الماء، الإيثانول، والأسيتون. يمثل الخط المنقط الأفقي ضغط الهواء الجوي (760 mmHg)، والذي عنده ستغلي المادة. لاحظ كيف يصل الأسيتون إلى هذه النقطة عند درجة حرارة أقل بكثير من الماء، مما يفسر لماذا يغلي بشكل أسرع عند درجة حرارة الغرفة.

كيفية استخدام حاسبة ضغط البخار

تم تصميم حاسبة ضغط البخار لدينا مع مراعاة البساطة والدقة. اتبع هذه الخطوات لحساب ضغط البخار لمادة مختارة:

اختر مادة: اختر من القائمة المنسدلة للمواد المتاحة بما في ذلك الماء، الكحوليات، والمذيبات الشائعة.
أدخل درجة الحرارة: أدخل درجة الحرارة (بـ °C) التي تريد حساب ضغط البخار عندها. تأكد من أن درجة الحرارة تقع ضمن النطاق الصالح لمادتك المختارة.
عرض النتائج: ستظهر الحاسبة على الفور:
- ضغط البخار المحسوب بـ mmHg
- معادلة أنطوان مع الثوابت المحددة لمادتك المختارة
- رسم بياني بصري يوضح منحنى ضغط البخار عبر درجات الحرارة
تحليل الرسم البياني: يعرض الرسم البياني التفاعلي كيف يتغير ضغط البخار مع درجة الحرارة لمادتك المختارة. يتم تمييز نقطة درجة الحرارة والضغط الحالية باللون الأحمر.
نسخ النتائج: استخدم زر "نسخ" لنسخ ضغط البخار المحسوب إلى الحافظة الخاصة بك لاستخدامها في التقارير أو الحسابات الأخرى.

إذا أدخلت درجة حرارة خارج النطاق الصالح للمادة المختارة، ستعرض الحاسبة رسالة خطأ تشير إلى النطاق الصالح لدرجة الحرارة.

مثال حساب خطوة بخطوة

دعنا نحسب ضغط بخار الماء عند 25°C باستخدام معادلة أنطوان:

حدد ثوابت أنطوان للماء:
- A = 8.07131
- B = 1730.63
- C = 233.426
استبدل هذه القيم في معادلة أنطوان: $\log_{10}(P) = A - \frac{B}{C + T}$ $\log_{10}(P) = 8.07131 - \frac{1730.63}{233.426 + 25}$ $\log_{10}(P) = 8.07131 - \frac{1730.63}{258.426}$ $\log_{10}(P) = 8.07131 - 6.6968$ $\log_{10}(P) = 1.3745$
احسب ضغط البخار عن طريق أخذ اللوغاريتم العكسي: $P = 10^{1.3745}$ $P = 23.7 \text{ mmHg}$

لذا، فإن ضغط بخار الماء عند 25°C هو تقريباً 23.7 mmHg. هذه القيمة المنخفضة نسبياً تفسر لماذا يتبخر الماء ببطء عند درجة حرارة الغرفة مقارنة بالمواد الأكثر تطايراً مثل الأسيتون أو الإيثانول.

فهم نتائج ضغط البخار

توفر الحاسبة ضغط البخار بوحدات المليمتر من الزئبق (mmHg)، وهي وحدة شائعة لقياسات ضغط البخار. إليك كيفية تفسير النتائج:

ضغط بخار أعلى يشير إلى مادة أكثر تطايراً تتبخر بسهولة أكبر عند درجة حرارة معينة.
ضغط بخار أقل يشير إلى مادة أقل تطايراً تبقى في الحالة السائلة بشكل أكبر.
نقطة الغليان الطبيعية تحدث عندما يساوي ضغط البخار ضغط الهواء الجوي (760 mmHg عند مستوى سطح البحر).

على سبيل المثال، عند 25°C:

الماء لديه ضغط بخار تقريباً 23.8 mmHg
الإيثانول لديه ضغط بخار تقريباً 59.0 mmHg
الأسيتون لديه ضغط بخار تقريباً 229.5 mmHg

هذا يفسر لماذا يتبخر الأسيتون بسرعة أكبر بكثير من الماء عند درجة حرارة الغرفة.

تنفيذ تطبيق الهاتف المحمول

تتميز تطبيق حاسبة ضغط البخار المحمولة بواجهة نظيفة وبديهية مصممة لكل من منصات iOS وAndroid. يتبع التطبيق مبادئ التصميم البسيطة مع حقلي إدخال رئيسيين:

اختيار المادة: قائمة منسدلة تتيح للمستخدمين اختيار من بين المواد الشائعة بما في ذلك الماء، الكحوليات، والمذيبات العضوية.
إدخال درجة الحرارة: حقل إدخال رقمي حيث يمكن للمستخدمين إدخال درجة الحرارة بالدرجة المئوية.

عند إدخال هذه القيم، تحسب التطبيق على الفور وتعرض ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان. تعرض شاشة النتائج:

ضغط البخار المحسوب بـ mmHg
تمثيل بصري لمكان هذه القيمة على منحنى ضغط البخار
النطاق الصالح لدرجة الحرارة للمادة المختارة

يعمل التطبيق دون اتصال بالإنترنت ويتطلب موارد نظام قليلة، مما يجعله متاحًا على مجموعة واسعة من الأجهزة المحمولة. تم تحسين الواجهة لتناسب التشغيل بيد واحدة، مع أهداف لمسية كبيرة ونص واضح وقابل للقراءة.

ميزات تطبيق الهاتف المحمول

تصميم بسيط: واجهة نظيفة مع العناصر الأساسية فقط للحفاظ على التركيز على الحساب
حساب في الوقت الحقيقي: تتحدث النتائج على الفور مع تعديل المستخدم لدرجة الحرارة أو تغيير المواد
وظيفة عدم الاتصال: لا حاجة إلى اتصال بالإنترنت لإجراء الحسابات
حفظ المفضلات: وضع إشارة مرجعية على تركيبات المادة/درجة الحرارة المستخدمة بشكل متكرر
تحويل الوحدات: التبديل بين وحدات الضغط المختلفة (mmHg، kPa، atm، psi)
الوضع المظلم: تقليل إجهاد العين في البيئات ذات الإضاءة المنخفضة
سهولة الوصول: دعم لقارئات الشاشة وحجم النص الديناميكي

ي prioritizes التطبيق البساطة والدقة، متجنبًا الميزات غير الضرورية التي قد تعقد تجربة المستخدم. يتماشى هذا مع المبادئ الأساسية لتوفير أداة مباشرة لتقديرات ضغط البخار السريعة أثناء التنقل.

التطبيقات العملية لحسابات ضغط البخار

فهم وحساب ضغط البخار له العديد من التطبيقات العملية عبر مجالات مختلفة:

الهندسة الكيميائية وتصميم العمليات

تصميم عملية التقطير: الاختلافات في ضغط البخار بين المكونات تسمح بالفصل في أعمدة التقطير. يستخدم المهندسون بيانات ضغط البخار لتحديد ظروف التشغيل ومواصفات العمود.
عمليات التبخر والتجفيف: يساعد حساب ضغط البخار في تحسين عمليات التجفيف من خلال التنبؤ بمعدلات التبخر عند درجات حرارة مختلفة.
تصميم خزانات التخزين: يتطلب التصميم المناسب لخزانات التخزين للسوائل المتطايرة فهم ضغط البخار لمنع تراكم الضغط الزائد.

العلوم البيئية

نمذجة تلوث الغلاف الجوي: تساعد بيانات ضغط البخار في التنبؤ بكيفية تقسيم المواد الكيميائية بين الهواء والماء في البيئة.
معالجة المياه: يساعد فهم ضغط بخار الملوثات في تصميم عمليات الهواء لإزالة الشوائب من المياه.

صناعة الأدوية

صياغة الأدوية: يؤثر ضغط البخار على استقرار ومدة صلاحية الأدوية السائلة ويحدد متطلبات التعبئة المناسبة.
عمليات التجفيف بالتجميد: تعتمد عمليات التجفيف بالتجميد على فهم سلوك ضغط بخار الماء والمذيبات عند درجات حرارة مختلفة.

التطبيقات المختبرية

التقطير تحت الفراغ: يساعد حساب ضغط البخار عند الضغوط المنخفضة في تحديد الظروف المناسبة للتقطير تحت الفراغ.
التبخر الدوار: تحسين إعدادات جهاز التبخر الدوار بناءً على ضغط بخار المذيب يحسن الكفاءة ويمنع الارتداد.
تخزين المواد الكيميائية المتطايرة: يتم تحديد ظروف التخزين المناسبة للمواد الكيميائية المتطايرة بناءً على خصائص ضغط بخارها.

التطبيقات المتعلقة بالسلامة

التعامل مع المواد الخطرة: تعتبر بيانات ضغط البخار ضرورية لتقييم مخاطر الحريق والانفجار للمواد المتطايرة.
اختيار أجهزة التنفس: يتم اختيار الحماية التنفسية المناسبة بناءً على ضغط بخار المواد الكيميائية الخطرة.

طرق بديلة لتحديد ضغط البخار

بينما توفر معادلة أنطوان دقة جيدة للعديد من التطبيقات، توجد طرق بديلة لتحديد ضغط البخار:

معادلة كلاوزيوس-كلابيرون: معادلة ديناميكية حرارية أكثر أساسية تربط ضغط البخار بدرجة الحرارة، حرارة التبخر، والثابت الغازي.
معادلة واغنر: تقدم دقة محسنة عبر نطاقات درجات حرارة أوسع ولكن تتطلب المزيد من المعلمات.
القياس المباشر: توفر طرق تجريبية مثل الإيزوتنسكوب، وطرق نقطة الغليان، أو تقنيات تشبع الغاز قياسات مباشرة لضغط البخار.
طرق مساهمة المجموعة: تقدر هذه الطرق ضغط البخار بناءً على التركيب الجزيئي عندما تكون البيانات التجريبية غير متاحة.
الكيمياء الحاسوبية: يمكن أن تتنبأ طرق المحاكاة الجزيئية بضغوط البخار من المبادئ الأساسية.

التطور التاريخي لحساب ضغط البخار

تطورت فكرة ضغط البخار بشكل كبير على مر القرون:

الملاحظات المبكرة (القرن السابع عشر-الثامن عشر): لاحظ علماء مثل روبرت بويل وجاك تشارلز العلاقة بين الضغط والحجم ودرجة حرارة الغازات ولكن لم يتم بعد صياغة مفاهيم ضغط البخار.
قانون دالتون للضغوط الجزئية (1801): اقترح جون دالتون أن الضغط الكلي لمزيج الغاز يساوي مجموع الضغوط التي يمارسها كل غاز إذا احتل الحجم بمفرده، مما يمهد الطريق لفهم ضغط البخار.
معادلة كلاوزيوس-كلابيرون (1834): طور بينوا بول إميل كلابيرون ولاحقًا رودولف كلاوزيوس أساسًا نظريًا يربط ضغط البخار بدرجة الحرارة وحرارة التبخر.
معادلة أنطوان (1888): طور لويس شارلز أنطوان معادلته المبسطة لحساب ضغط البخار، والتي لا تزال مستخدمة على نطاق واسع اليوم بسبب توازنها العملي بين البساطة والدقة.
التطورات الحديثة (القرن العشرين فصاعدًا): تم تطوير معادلات أكثر تعقيدًا مثل معادلة واغنر وطرق حسابية للحصول على دقة أعلى عبر نطاقات درجات حرارة أوسع.
طرق حسابية (القرن الحادي والعشرين): تسمح تقنيات الكيمياء الحاسوبية المتقدمة الآن بتنبؤ ضغط البخار من التركيب الجزيئي والمبادئ الأساسية.

أمثلة على الكود لحساب ضغط البخار

إليك أمثلة على كيفية تنفيذ معادلة أنطوان لحساب ضغط البخار في لغات برمجة مختلفة:

1' دالة Excel لحساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
2Function VaporPressure(temperature As Double, A As Double, B As Double, C As Double) As Double
3    VaporPressure = 10 ^ (A - B / (C + temperature))
4End Function
5
6' مثال للاستخدام للماء عند 25°C
7' =VaporPressure(25, 8.07131, 1730.63, 233.426)
8

1import math
2
3def calculate_vapor_pressure(temperature, A, B, C):
4    """
5    حساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
6    
7    Args:
8        temperature: درجة الحرارة بالدرجة المئوية
9        A, B, C: ثوابت معادلة أنطوان للمادة
10        
11    Returns:
12        ضغط البخار بـ mmHg
13    """
14    return 10 ** (A - B / (C + temperature))
15
16# مثال للماء عند 25°C
17water_constants = {"A": 8.07131, "B": 1730.63, "C": 233.426}
18temperature = 25
19vapor_pressure = calculate_vapor_pressure(
20    temperature, 
21    water_constants["A"], 
22    water_constants["B"], 
23    water_constants["C"]
24)
25print(f"ضغط بخار الماء عند {temperature}°C: {vapor_pressure:.2f} mmHg")
26

1/**
2 * حساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
3 * @param {number} temperature - درجة الحرارة بالدرجة المئوية
4 * @param {number} A - ثابت أنطوان A
5 * @param {number} B - ثابت أنطوان B
6 * @param {number} C - ثابت أنطوان C
7 * @returns {number} ضغط البخار بـ mmHg
8 */
9function calculateVaporPressure(temperature, A, B, C) {
10  return Math.pow(10, A - B / (C + temperature));
11}
12
13// مثال للإيثانول عند 30°C
14const ethanolConstants = {
15  A: 8.20417,
16  B: 1642.89,
17  C: 230.3
18};
19
20const temperature = 30;
21const vaporPressure = calculateVaporPressure(
22  temperature,
23  ethanolConstants.A,
24  ethanolConstants.B,
25  ethanolConstants.C
26);
27
28console.log(`ضغط بخار الإيثانول عند ${temperature}°C: ${vaporPressure.toFixed(2)} mmHg`);
29

1public class VaporPressureCalculator {
2    /**
3     * حساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
4     * 
5     * @param temperature درجة الحرارة بالدرجة المئوية
6     * @param A ثابت أنطوان A
7     * @param B ثابت أنطوان B
8     * @param C ثابت أنطوان C
9     * @return ضغط البخار بـ mmHg
10     */
11    public static double calculateVaporPressure(double temperature, double A, double B, double C) {
12        return Math.pow(10, A - B / (C + temperature));
13    }
14    
15    public static void main(String[] args) {
16        // مثال للأسيتون عند 20°C
17        double temperature = 20;
18        double A = 7.11714;
19        double B = 1210.595;
20        double C = 229.664;
21        
22        double vaporPressure = calculateVaporPressure(temperature, A, B, C);
23        System.out.printf("ضغط بخار الأسيتون عند %.1f°C: %.2f mmHg%n", temperature, vaporPressure);
24    }
25}
26

1#include <iostream>
2#include <cmath>
3#include <iomanip>
4
5/**
6 * حساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
7 * 
8 * @param temperature درجة الحرارة بالدرجة المئوية
9 * @param A ثابت أنطوان A
10 * @param B ثابت أنطوان B
11 * @param C ثابت أنطوان C
12 * @return ضغط البخار بـ mmHg
13 */
14double calculateVaporPressure(double temperature, double A, double B, double C) {
15    return pow(10.0, A - B / (C + temperature));
16}
17
18int main() {
19    // مثال للبنزين عند 25°C
20    double temperature = 25.0;
21    double A = 6.90565;
22    double B = 1211.033;
23    double C = 220.79;
24    
25    double vaporPressure = calculateVaporPressure(temperature, A, B, C);
26    
27    std::cout << "ضغط بخار البنزين عند " << temperature << "°C: " 
28              << std::fixed << std::setprecision(2) << vaporPressure << " mmHg" << std::endl;
29    
30    return 0;
31}
32

1# دالة R لحساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
2calculate_vapor_pressure <- function(temperature, A, B, C) {
3  return(10^(A - B / (C + temperature)))
4}
5
6# مثال للتولوين عند 30°C
7temperature <- 30
8toluene_constants <- list(A = 6.95464, B = 1344.8, C = 219.482)
9
10vapor_pressure <- calculate_vapor_pressure(
11  temperature, 
12  toluene_constants$A, 
13  toluene_constants$B, 
14  toluene_constants$C
15)
16
17cat(sprintf("ضغط بخار التولوين عند %.1f°C: %.2f mmHg\n", 
18            temperature, vapor_pressure))
19

1/**
2 * حساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
3 * 
4 * - Parameters:
5 *   - temperature: درجة الحرارة بالدرجة المئوية
6 *   - a: ثابت أنطوان A
7 *   - b: ثابت أنطوان B
8 *   - c: ثابت أنطوان C
9 * - Returns: ضغط البخار بـ mmHg
10 */
11func calculateVaporPressure(temperature: Double, a: Double, b: Double, c: Double) -> Double {
12    return pow(10, a - b / (c + temperature))
13}
14
15// مثال للكلوروفورم عند 25°C
16let temperature = 25.0
17let a = 6.95465
18let b = 1170.966
19let c = 226.232
20
21let vaporPressure = calculateVaporPressure(temperature: temperature, a: a, b: b, c: c)
22print("ضغط بخار الكلوروفورم عند \(temperature)°C: \(String(format: "%.2f", vaporPressure)) mmHg")
23

1using System;
2
3class VaporPressureCalculator
4{
5    /**
6     * حساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
7     * 
8     * @param temperature درجة الحرارة بالدرجة المئوية
9     * @param A ثابت أنطوان A
10     * @param B ثابت أنطوان B
11     * @param C ثابت أنطوان C
12     * @return ضغط البخار بـ mmHg
13     */
14    public static double CalculateVaporPressure(double temperature, double A, double B, double C)
15    {
16        return Math.Pow(10, A - B / (C + temperature));
17    }
18    
19    static void Main(string[] args)
20    {
21        // مثال للإيثر ثنائي الإيثيل عند 20°C
22        double temperature = 20.0;
23        double A = 6.92333;
24        double B = 1064.07;
25        double C = 228.8;
26        
27        double vaporPressure = CalculateVaporPressure(temperature, A, B, C);
28        Console.WriteLine($"ضغط بخار الإيثر ثنائي الإيثيل عند {temperature}°C: {vaporPressure:F2} mmHg");
29    }
30}
31

1<?php
2/**
3 * حساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
4 * 
5 * @param float $temperature درجة الحرارة بالدرجة المئوية
6 * @param float $A ثابت أنطوان A
7 * @param float $B ثابت أنطوان B
8 * @param float $C ثابت أنطوان C
9 * @return float ضغط البخار بـ mmHg
10 */
11function calculateVaporPressure($temperature, $A, $B, $C) {
12    return pow(10, $A - $B / ($C + $temperature));
13}
14
15// مثال للميثانول عند 30°C
16$temperature = 30.0;
17$A = 8.08097;
18$B = 1582.271;
19$C = 239.726;
20
21$vaporPressure = calculateVaporPressure($temperature, $A, $B, $C);
22printf("ضغط بخار الميثانول عند %.1f°C: %.2f mmHg\n", $temperature, $vaporPressure);
23?>
24

1package main
2
3import (
4    "fmt"
5    "math"
6)
7
8/**
9 * حساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
10 * 
11 * @param temperature درجة الحرارة بالدرجة المئوية
12 * @param A ثابت أنطوان A
13 * @param B ثابت أنطوان B
14 * @param C ثابت أنطوان C
15 * @return ضغط البخار بـ mmHg
16 */
17func calculateVaporPressure(temperature, A, B, C float64) float64 {
18    return math.Pow(10, A - B/(C + temperature))
19}
20
21func main() {
22    // مثال للماء عند 50°C
23    temperature := 50.0
24    A := 8.07131
25    B := 1730.63
26    C := 233.426
27    
28    vaporPressure := calculateVaporPressure(temperature, A, B, C)
29    fmt.Printf("ضغط بخار الماء عند %.1f°C: %.2f mmHg\n", temperature, vaporPressure)
30}
31

1/**
2 * حساب ضغط البخار باستخدام معادلة أنطوان
3 * 
4 * @param temperature درجة الحرارة بالدرجة المئوية
5 * @param a ثابت أنطوان A
6 * @param b ثابت أنطوان B
7 * @param c ثابت أنطوان C
8 * @return ضغط البخار بـ mmHg
9 */
10fn calculate_vapor_pressure(temperature: f64, a: f64, b: f64, c: f64) -> f64 {
11    10.0_f64.powf(a - b / (c + temperature))
12}
13
14fn main() {
15    // مثال للأسيتون عند 15°C
16    let temperature = 15.0;
17    let a = 7.11714;
18    let b = 1210.595;
19    let c = 229.664;
20    
21    let vapor_pressure = calculate_vapor_pressure(temperature, a, b, c);
22    println!("ضغط بخار الأسيتون عند {:.1}°C: {:.2} mmHg", temperature, vapor_pressure);
23}
24

الأسئلة الشائعة حول ضغط البخار

ما هو ضغط البخار ببساطة؟

ضغط البخار هو الضغط الذي يمارسه بخار مادة معينة عندما يكون في حالة توازن مع حالتها السائلة أو الصلبة عند درجة حرارة معينة. يقيس مدى سهولة تبخر المادة—المواد ذات ضغط البخار الأعلى تتبخر بسهولة أكبر من تلك ذات ضغط البخار المنخفض.

كيف تؤثر درجة الحرارة على ضغط البخار؟

تؤثر درجة الحرارة بشكل إيجابي قوي على ضغط البخار. مع زيادة درجة الحرارة، تكتسب الجزيئات المزيد من الطاقة الحركية، مما يسمح لمزيد منها بالتغلب على القوى بين الجزيئات والهروب إلى الطور الغازي. هذه العلاقة أسيّة بدلاً من خطية، وهو ما يفسر لماذا تظهر منحنيات ضغط البخار زيادة حادة عند درجات حرارة أعلى.

ما الفرق بين ضغط البخار والضغط الجوي؟

ضغط البخار هو الضغط الذي تمارسه بخار مادة معينة عندما تكون في حالة توازن مع حالتها السائلة أو الصلبة. الضغط الجوي هو الضغط الكلي الذي تمارسه جميع الغازات في الغلاف الجوي للأرض. عندما يساوي ضغط بخار مادة معينة الضغط الجوي، فإن المادة تغلي.

لماذا يعتبر ضغط البخار مهمًا في عمليات التقطير؟

تعتمد عملية التقطير على اختلافات ضغط البخار بين المكونات في مزيج. تتبخر المواد ذات ضغط البخار الأعلى بسهولة أكبر ويمكن فصلها عن تلك ذات ضغط البخار المنخفض. يساعد فهم ضغط البخار في تحسين ظروف التقطير لفصل فعال.

هل يمكن قياس ضغط البخار مباشرة؟

نعم، يمكن قياس ضغط البخار مباشرة باستخدام عدة طرق تجريبية:

طريقة الإيزوتنسكوب
الطريقة الثابتة (طريقة مانيومترية)
الطريقة الديناميكية (طريقة نقطة الغليان)
طريقة تشبع الغاز
طريقة نفاذية كنودسن

ماذا يحدث عندما يساوي ضغط البخار الضغط الجوي؟

عندما يساوي ضغط بخار مادة معينة الضغط الجوي المحيط، فإن المادة تغلي. هذا هو السبب في أن الماء يغلي عند 100°C عند مستوى سطح البحر (حيث الضغط الجوي حوالي 760 mmHg) ولكنه يغلي عند درجات حرارة أقل في الارتفاعات العالية حيث يكون الضغط الجوي أقل.

ما مدى دقة معادلة أنطوان لحساب ضغط البخار؟

توفر معادلة أنطوان دقة جيدة (عادةً ضمن 1-5%) ضمن نطاق درجات الحرارة المحددة لكل مادة. خارج هذه النطاقات، تقل الدقة. للتطبيقات عالية الدقة أو الظروف المتطرفة، قد تكون المعادلات الأكثر تعقيدًا مثل معادلة واغنر مفضلة.

ما الوحدات الشائعة المستخدمة لضغط البخار؟

تشمل الوحدات الشائعة لضغط البخار:

المليمترات من الزئبق (mmHg)
تور (1 تور = 1 mmHg)
باسكال (Pa) أو كيلو باسكال (kPa)
أجواء (atm)
أرطال لكل بوصة مربعة (psi)

كيف تؤثر البنية الجزيئية على ضغط البخار؟

تؤثر البنية الجزيئية بشكل كبير على ضغط البخار من خلال:

الوزن الجزيئي: عادةً ما تكون الجزيئات الأثقل ذات ضغط بخار أقل
القوى بين الجزيئات: تؤدي القوى الأقوى (الرابطة الهيدروجينية، التفاعلات ثنائية القطب) إلى ضغط بخار أقل
شكل الجزيء: غالبًا ما تكون الجزيئات الأكثر كثافة ذات ضغط بخار أعلى من الجزيئات الممتدة
المجموعات الوظيفية: تقلل المجموعات القطبية مثل -OH عادةً من ضغط البخار

هل يمكنني استخدام هذه الحاسبة لمخاليط المواد؟

تم تصميم هذه الحاسبة للمواد النقية. بالنسبة للمخاليط، يتبع ضغط البخار قانون راوولت للحلول المثالية، حيث يساوي ضغط البخار الجزئي لكل مكون حاصل ضرب كسري المول الخاص به في ضغط بخاره النقي. بالنسبة للمخاليط غير المثالية، يجب أخذ معاملات النشاط في الاعتبار.

المراجع

بولينغ، ب. إ.، براوزنيتس، ج. م.، وأوكونيل، ج. ب. (2001). خصائص الغازات والسوائل (الطبعة الخامسة). ماكغرو هيل.
سميث، ج. م.، فان نيس، ه. ج.، وآبوت، م. م. (2017). مقدمة في الديناميكا الحرارية للهندسة الكيميائية (الطبعة الثامنة). ماكغرو هيل.
أنطوان، ج. (1888). "ضغوط البخار: علاقة جديدة بين الضغوط ودرجات الحرارة." محاضر جلسات أكاديمية العلوم، 107، 681-684، 778-780، 836-837.
NIST Chemistry WebBook، SRD 69. المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. https://webbook.nist.gov/chemistry/
يوس، س. ل. (2007). دليل يوس لضغط البخار: ثوابت أنطوان (الطبعة الثانية). غلف بروفيشنال بابلشينغ.
ريد، ر. هـ.، وغرين، د. و. (2008). دليل مهندسي الكيمياء لريد (الطبعة الثامنة). ماكغرو هيل.
بيري، ر. هـ.، وغرين، د. و. (2008). دليل بيري لمهندسي الكيمياء (الطبعة الثامنة). ماكغرو هيل.

الخاتمة

توفر حاسبة ضغط البخار وسيلة سريعة ودقيقة لتقدير ضغط بخار المواد المختلفة عند درجات حرارة مختلفة باستخدام معادلة أنطوان المعروفة. يُعتبر فهم ضغط البخار أمرًا حيويًا للعديد من التطبيقات في الكيمياء، والهندسة الكيميائية، والعلوم البيئية، وإدارة السلامة.

من خلال استخدام هذه الحاسبة، يمكنك:

التنبؤ بسلوك الطور للمواد
تصميم عمليات التقطير والفصل الفعالة
تقييم مخاطر السلامة المرتبطة بالمواد الكيميائية المتطايرة
تحسين ظروف التخزين للمواد الكيميائية
فهم أفضل لظواهر التبخر والتكثف

للحصول على أدق النتائج، تأكد من أنك تعمل ضمن النطاق الصالح لدرجة الحرارة لمادتك المختارة. بالنسبة للتطبيقات المتخصصة التي تتطلب دقة أعلى أو للمواد غير المدرجة في قاعدة بياناتنا، يُفضل استشارة مصادر مرجعية أكثر شمولاً أو إجراء قياسات تجريبية مباشرة.

جرّب حاسبة ضغط البخار لدينا اليوم لتحديد ضغوط البخار بسرعة لتطبيقاتك الكيميائية وتجاربك!

حاسبة ضغط البخار: تقدير تقلب المادة

مُقدّر ضغط البخار

ضغط البخار

صيغة الحساب

ضغط البخار مقابل درجة الحرارة

التوثيق