صيانة الموارد الطبيعية Conservation
=====
إِنَّ فِي خَلْقِ السَّمَاوَاتِ وَالأَرْضِ وَاخْتِلاَفِ اللَّيْلِ وَالنَّهَارِ وَالْفُلْكِ الَّتِي تَجْرِي فِي الْبَحْرِ بِمَا يَنفَعُ النَّاسَ وَمَا أَنزَلَ اللّهُ مِنَ السَّمَاء مِن مَّاء فَأَحْيَا بِهِ الأرْضَ بَعْدَ مَوْتِهَا وَبَثَّ فِيهَا مِن كُلِّ دَآبَّةٍ وَتَصْرِيفِ الرِّيَاحِ وَالسَّحَابِ الْمُسَخِّرِ بَيْنَ السَّمَاء وَالأَرْضِ لآيَاتٍ لِّقَوْمٍ يَعْقِلُونَ
Behold! in the creation of the heavens and the earth; in the alternation of the night and the day; in the sailing of the ships through the ocean for the profit of mankind; in the rain which God sends down from the skies, and the life which he gives therewith to an earth that is dead; in the beasts of all kinds that he scatters through the earth; in the change of the winds, and the clouds which they trail like their slaves between the sky and the earth; (here) indeed are signs for a people that are wise.
=====
صيانة المياه٢
=======
الماء لإنتاج القدرة الكهربائية. يستعمل الناس الماء أيضًا في إنتاج القدرة الكهربائية اللازمة لإضاءة منازلهم وتشغيل مصانعهم. وتقوم محطات توليد القدرة الكهربائية باستعمال الفحم الحجري أو أي وقود آخر لتحويل الماء إلى بخار. ويؤمّن البخار الطاقة اللازمة لتشغيل الآلات التي ستنتج الطاقة الكهربائية. وتستخدم محطات توليد القوة الكهرومائية طاقة المياه الساقطة من الشلالات والسدود لتدوير التوربينات التي تدفع بدورها مولدًا لإنتاج الكهرباء.
*******
القوة المائية Water power مصدر نافع للطاقة. فعندما يحترق الوقود مثل الفحم الحجري والنفط ـ بل وحتى الوقود النووّي ـ ليكون مصدرًا للطاقة فإنه لا يمكن إعادة استخدام ذلك الوقود مرة أخرى. من أجل ذلك تم التفكير في استخدام الماء طاقة غير مستهلكة عن طريق تدفقه المستمر في الأرض من أجل إنتاج قدرة ميكانيكية وكهربائية مفيدة.
وكانت العجلات المثبتة، على قاعدة فوق أحد الأنهار، من الوسائل الأولى المستخدمة لاستغلال القدرة المائية. وكانت الرفاصات الموجودة خارج العجلات مغمورة في الماء بحيث ترتطم بها المياه المتدفقة، فتدير العجلات. وكان الرومانيون القدماء يصلون السواقي بأحجار الرّحى، ويستخدمون القدرة الناتجة في طحن الحبوب.
وخلال الثورة الصناعية، كانت السواقى الضخمة تُستخدم لإدارة الآلات في المصانع. وعلى أية حال، لم تكن تلك القدرة مما يمكن الاعتماد عليها كلية، إذ كانت مياه الفيضان تُعطي قدرة أكبر من الحاجة، كما أن الجفاف كان يترك المصانع بدون قدرة. وبحلول نهاية القرن التاسع عشر الميلادي حل المحرك البخاري محل القدرة المائية في معظم المصانع. وفي عام 1882م، تم بناء أول محطة تُدار بالقدرة المائية لتوليد الكهرباء في بلدة بولاية وسكنسن في الولايات المتحدة الأمريكية. وكانت هذه المحطة الكهرومائية قد أثبتت أن القدرة المائية مصدر مهم للكهرباء. وتستخدم القدرة الكهرومائية الآن في كل أنحاء العالم. وكثير من محطات القدرة الكهرومائية مضمومة مع محطات القدرة الحرارية (تلك التي تستخدم الوقود). وبهذا الضم يمكن لمحطة القدرة الحرارية، أن توفر الطاقة إذا ما تأثرت المحطات الكهرومائية بالجفاف. ومحطات القدرة الكهرومائية مفيدة على وجه الخصوص في إنتاج الكهرباء أثناء الفترات التي تكون فيها الحاجة شديدة لها، حيث يمكن تشغيلها وإيقافها بسرعة.
ميكانيكا القدرة المائية. لايمكن للماء أن يُنتج القدرة، مالم يكن ينساب من مكان مرتفع إلى مكان منخفض، مثلما يحدث في حالة النهر أو الشلال أو السدّ. ويستخدم الناس تأثير الجاذبية (الجذب الذي تمارسه الأرض على الأشياء) لسحب الماء إلى أسفل، عندما يسخرون الماء لإنتاج القدرة. ففي النظام المتري للقياس على سبيل المثال، نجد أن كل متر مكعب من الماء يزن طنًا متريًا واحدًا. وعلى ذلك فإن شد جاذبية الأرض يحدث ضغطًا مقداره 100 طن متري لكل متر مربع، عند قاع كتلة من الماء ارتفاعها 100متر. وإذا ما تم إطلاق هذا الماء من خلال فوهة من عند قاع مصدره فإن تدفق الماء سوف يتحرك بسرعة حوالى 80م في الثانية. وتتسبب قوة هذا التدفق عند ارتطامه برفاصات الساقية في تدوير الساقية، لتُنْتِج طاقة ميكانيكية.
وفي النظام المتري يتم قياس القدرة بالواط. والكيلو واط (1000واط)، هو القدرة اللازمة لرفع متر مكعب من الماء عبر مسافة متر واحد في الثانية. ويتم حساب قدرة الشلال بالكيلو واط بضرب تدفق الماء بالأمتار المكعبة لكل ثانية، في ارتفاع السقوط بالأمتار. وبالنسبة لشلال ارتفاعه 100 متر وله تدفق مقداره 10م§ في كل ثانية فإن القدرة الكامنة الكافية (أقصى قدرة ممكنة) هي 100 × 10، أو 1,000 كيلو واط.
غير أنه لابد من استخدام نظام ميكانيكي، من أجل الحصول على طاقة مفيدة من قدرة الشلال. ولا يمكن لأي نظام ميكانيكي الاستفادة من كل القدرة الكامنة. ويتم حساب القدرة التي يقوم النظام الآلي بتطويرها عن طريق ضرب القدرة الكامنة لسقوط الماء، في النسبة المئوية للقدرة الكامنة التي يستخدمها النظام.
الإنتاج العالمي للقدرة المائية. تبلغ القدرة المائية الكامنة في العالم حوالي 2,25 بليون كيلو واط من القدرة الكهربائية. وهذا تقدير عام حيث إنه لم يتم حتى الآن قياس تدفق كثير من الأنهار الكبيرة. ولقد تم استثمار حوالي 600 مليون كيلو واط من تلك القدرة الكامنة.
ويوجد لدى الولايات المتحدة الأمريكية حوالي سدس القدرة المستثمرة، في حين يوجد لدى كندا وأستراليا وأوروبا معظم بقية القدرة المستثمرة. أما القدرة في آسيا وإفريقيا وأمريكا اللاتينية فما زالت في مرحلة بداية الاستثمار.
ومن أكبر محطات القدرة الكهرومائية العاملة في العالم محطة جراند كولي على نهر كولومبيا في الولايات المتحدة الأمريكية، ومحطة سايانو شو شنسك على نهر الينيسي في الاتحاد السوفييتي (سابقًا). ولكل من هذه المحطات قدرة على إنتاج 6,5 ملايين كيلو واط، وسيكون لمحطة طاقة إيتايبو في البرازيل وباراجواي على نهر بارانا قدرة مقدارها حوالي 12,5 مليون كيلو واط عندما تكتمل في التسعينيات من القرن العشرين الميلادي.
****
القدرة الكهربائية Electric power تَعْـني استخدام الطاقة الكهربائية لأداء العمل. ففي كثير من المنازل تستخدم الكهرباء في الإضاءة والتدفئة والتبريد. وتمدنا الكهرباء أيضًا بالقدرة لتشغيل أجهزة التلفاز والثلاجات والمكانس وأجهزة منزلية أخرى متعددة. وبالقدرة الكهربائية تدار الآلات في المصانع. وتستخدم القدرة الكهربائية في السلالم المتحركة والمصاعد والحواسيب وأجهزة أخرى في المحلات والمكاتب الإدارية. وتحرك الكهرباء القطارات ونُظم النقل في الأنفاق. وفي المزارع تؤدي الآلات الكهربائية أعمالاً مختلفة مثل ضخ المياه وحلب الأبقار وتجفيف العلف.
نظام القدرة الكهربائية يبدأ بمحطة توليد القدرة التي تنتج كميات ضخمة من الكهرباء. وتنقل الأسلاك التيار الكهربائي بجهد عالٍ من محطة توليد القدرة إلى المحطات الفرعية حيث ينخفض الجهد، ثم توزع الكهرباء إلى المنازل والمكاتب والمحال التجارية والمصانع.
وتنتج بعض المصانع والمنازل النائية ما يلزمها من القدرة الكهربائية بمولِّد يدار بمحرك ديزل. ويكون لدى المستشفيات عادة مولدات لتزويدها بالقدرة الكهربائية لتشغيل غرف الطوارئ والعمليات في حالة حدوث انقطاع القدرة الكهربائية.وتوفر محطات القدرة الكهربائية الضخمة معظم احتياجات المستهلكين من القدرة الكهربائية.
وتدار المولدات في معظم محطات القدرة الكهربائية بالفحم الحجري أو النفط أو الغاز الطبيعي. وتدار مولدات محطات أخرى باستخدام الطاقة النووية أو بقوة الشلالات. وتنتقل الكهرباء من محطات القدرة إلى المدن ومناطق أخرى حسب الحاجة بأسلاك، حيث توزع لكل مستهلك على حدة.
وتقاس القدرة الكهربائية بوحدات يطلق عليها الواط. وعلى سبيل المثال، يلزم 100 واط من القدرة الكهربائية لإنــارة مصباح كهربـائـي قـدرتـه 100 واط، كـمـا أن 10 مصابيح قدرة كل واحد منها 100 واط تحتاج 1,000 واط، أو كيلوواط واحد. ويُعبَّر عن كمية الطاقة المستخدمة بالكيلوواط ـ ساعة، ويعادل الكيلوواط ـ ساعة مقدار الشغل المبذول بوساطة كيلوواط واحد في ساعة واحدة. فعندما تضيء عشرة مصابيح ذات 100 واط لمدة ساعة واحدة، أو تضيء مصباحًا واحدًا ذا 100 واط لمدة عشر ساعات، فإنك تستهلك كيلو واط ـ ساعة واحدًا من القدرة الكهربائية.
وتنتج محطات القدرة الكهربائية في العالم أكثر من 2,25 بليون كيلوواط من الكهرباء في أي وقت، وتأتي الولايات المتحدة الأمريكية في مقدمة الدول من حيث توليد السعة الكهربائية. كذلك تنتج روسيا واليابان وكندا وألمانيا كميات كبيرة من السعة الكهربائية.
مصادر القدرة الكهربائية
تمد محطات القدرة الكهربائية الضخمة السكان بمعظم ما يحتاجونه من الكهرباء. وفي محطات القدرة يتم أولاً تسخير ضغط البخار أو اندفاع المياه لإدارة عمود آلة يطلق عليه التوربين (العنفة). ويدير هذا العمود مولدًا كهربائيًا يُحوِّل الطاقة الميكانيكية فيه إلى طاقة كهربائية.
والمولد الكهربائي له جزء ثابت يعرف بالعضو الساكن وجزء متحرك يعرف بالعضو الدَوَّار. وفي المولدات الكهربائية الضخمة بمحطات القدرة يتكون العضو الساكن من مئات من لفات السلك. والعضو الدوَّار مغنطيس كهربائي كبير يُمَد بالكهرباء من مولد منفصل صغير يطلق عليه المستثير. ويدار العضو الدوار بطاقة ميكانيكية خارجية، ويتولد منه مجال مغنطيسي يدور مع دورانه. وينتج من دوران المجال المغنطيسي تولُّد جهد في لفات السلك الموجودة في العضو الساكن، مما يسبب سريان التيار الكهربائي.
وتصنف محطات القدرة الكهربائية إلى: 1- محطات بخارية تعمل بالوقود الأحفوري؛ 2- محطات كهرومائية؛ 3- محطات نووية. وتنتج محطات أخرى متنوعة كميات صغيرة من الكهرباء.
محطة قدرة كهربائية بخارية
محطات القدرة الكهربائية البخارية التي تعمل بالوقود الأحفوريّ. تُولِّـد هذه المحطات حوالي 66% من إجمالي القدرة الكهربائية العالمية. وتحرق هذه المحطات الفحم الحجري أو النفط أو الغاز الطبيعي. ويطلق على هذه المواد الوقود الأحفوري لأنها تكونت من مواد أحفورية (بقايا من نباتات وحيوانات ما قبل التاريخ). ويحرق الوقود في غرفة احتراق لإنتاج حرارة، وتحوّل تلك الحرارة بدورها الماء إلى بخار في المرجل. ثم يمر البخار خلال أنابيب في جهاز يسمى السخان الفائق. وتحيط غازات الاحتراق الساخنة بالأنابيب المملوءة بالبخار في السخان الفائق لرفع ضغط البخار في الأنابيب ودرجة حرارتها.
ويستخدم البخار فائق الحرارة، عالي الضغط لإدارة توربين بخاري ضخم. والتوربين له مجموعة من العجلات ذات الرّيَش المروحية مُركبة على عمود. وعندما يندفع البخار خلال التوربين يدفع الريش مما يسبب دوران كل من العجلات وعمود التوربين. ويدير عمود التوربين العضو الدوار للمولد الكهربائي، وبالتالي تتولد الكهرباء.
وبعد مرور البخار خلال التوربين يدخل إلى مكثّف حيث يمر البخار حول أنابيب تحمل ماءً بارداً. وتمتص المياه الموجودة في الأنابيب الحرارة من البخار. وعندما يبرد البخار يتكثف إلى ماء. ويعاد ضخ هذا الماء إلى المرجل ليتحول إلى بخار مرة أخرى.
وفي محطات قدرة عديدة تضخ مياه أنابيب التكثيف التي امتصت الحرارة من البخار إلى برك الرش أو برج التبريد، لتبريدها. وفي برك الرش تدفع المياه خلال فوهات ضيقة لتتحول إلى قطرات من الرذاذ. ويزيد الرذاذ من مساحة سطح المياه التي تتعرض للهواء، مما يؤدي إلى سرعة تبريدها. أما برج التبريد فله عدد من الأسطح المتتالية حيث تسقط المياه من سطح إلى آخر فتبرد نتيجة تعرضها للهواء. وبعد ذلك تُضخ المياه مرة أخرى إلى المكثف أو تصرف إلى بحيرة أو نهر أو تجمع مائي آخر.
والمحطات التي تعمل بالوقود الأحفوريّ ذات كفاءة وموثوق بها ولكنها تتسبب في تلوث البيئة. وبعض المحطات لا تستخدم أبراج التبريد أو برك الرش فهي تصرف المياه الساخنة إلى البحيرات أو البرك أو الأنهار أو الجداول. ويؤدي ذلك إلى التلوث الحراري وإلى الإضرار بالحياة الحيوانية والنباتية في التجمعات المائية. وفي مناطق عديدة تحد القوانين من صرف المياه الساخنة لمحطات القدرة.
ويحتوي الدخان المنبعث من احتراق الوقود الأحفوريّ على مواد كيميائية وجسيمات صغيرة تتسبب في تلوث الهواء في حالة خروجها إلى الغلاف الجوي. وتستخدم معظم محطات القدرة التي تحرق هذا الوقود معدات تحكم في التلوث للحد من مثل هذه الملوثات. وبرغم استخدام تلك المعدات، لم يقض تمامًا على تلوث الهواء بسبب حرق المحطات للوقود الأحفوري. "طبعا حيكون فيه هباب في فلاتر المداخن تاخده وتحط عليه شوية صمغ عربي وشوية مايه وتضربهم كويس يديك حبر كتير عبيه وبيعه =D "
محطة قدرة كهرومائية تستخدم قوة سقوط الماء من الخزان لإدارة التوربين الذي يدير المولد. ويمد المستثير العضو الدوار بالقدرة. وعندما يدور العضو الدوار ومجاله المغنطيسي تتولد شحنات كهربائية في العضو الساكن ويرفع المحول جهد التيار الناتج من العضو الساكن.
محطات القدرة الكهرومائية. تُولِّد هذه المحطات حوالي22% من إجمالي القدرة الكهربائية العالمية. وتُحول تلك المحطات الطاقة الناتجة من سقوط المياه إلى طاقة كهربائية. وتستخدم محطة القدرة الكهربائية المياه المخزونة خلف السد. ويتدفق الماء خلال مجرى أو أنبوب إلى توربين مائي أو توربين هيدروليكي بالمحطة. وعندما يندفع الماء خلال التوربين يدُوَّر عمود التوربين الذي يدوّر المولد الكهربائي.
وتستطيع محطات القدرة الكهرومائية ـ والتي يطلق عليها محطات كهرومائية ذات ضخ وتخزين ـ تخزين الطاقة بالأداء العكسي. فعندما يقل الطلب على الكهرباء تعمل المولدات في تلك المحطات كمحركات لإدارة التوربينات. وتعمل التوربينات عندئذ كمضخات لرفع الماء إلى الخزان ويستخدم الماء فيما بعد لتوليد الكهرباء.
ومحطات القدرة الكهرومائية أقل تكلفة من المحطات التي تعمل بالوقود الأحفوري، ولا تسبب تلوث الهواء، ومع ذلك فإن عدد تلك المحطات محدود بسبب محدودية مصادر القدرة المائية والاختيار المناسب لمواقع السدود والخزانات.
محطات القدرة النووية. تُولِّد هذه المحطات 11% من إجمالي القدرة الكهربائية العالمية، وتنتج المحطات النووية الكهرباء بنفس الطريقة المتبعة في المحطات التي تعمل بالوقود الأحفوري، ولكنها تستخدم جهازًا يسمّى المفاعل النووي بدلاً من غرفة احتراق الوقود. وينتج المفاعل النووي طاقة حرارية هائلة عن طريق انشطار نويات ذرات عنصر ثقيل. وتستخدم معظم المحطات النووية عنصر اليورانيوم وقودًا لمفاعلاتها.
وتستغل الحرارة الناجمة من الانشطار النووي لتحويل الماء إلى بخار. ويدير البخار التوربين البخاري فيدير بدوره المولد الكهربائي. وبعد مرور البخار على التوربين يكثف ويعاد مرة أخرى إلى المحطة. وتستخدم معظم محطات القدرة النووية أبراج التبريد لتبريد المياه في أنابيب المكثف.
تتطلب محطة القدرة النووية كمية من الوقود أقل كثيرًا من محطات الوقود الأحفوري لإنتاج كمية مماثلة من الكهرباء، كما أنها أقل تلويثًا للهواء، ولكنها تحتوي على مواد مشعة خطرة. ونتيجة لذلك فإنه يلزم لتشغيل تلك المحطات توفير أنظمة خاصة للسلامة لتساعد على منع الحوادث التي تؤدي إلى تسرب الإشعاع وسرعة التعامل معها. ويكلف إنشاء المحطات النووية أكثر من المحطات التي تعمل بالوقود الأحفوري بالنظر إلى التكاليف الإضافية لمعدات السلامة بها. وينتج من المحطات النووية نفايات مشعة تبقى لآلاف السنين مصدرًا للخطر ويجب التخلص منها بطريقة آمنة. "طبعا حيكون مخلفات مشعه تخدها وتعالجها حتنفعك في صناعة الأجهزة الطبية والأشعة والجراحة الذكية وأجهزة اللاسلكي والسلاح وقطع الدوائر الألكترونية =D "
الدول الرائدة في إنتاج القدرة الكهربائية
مصادر أخرى للقدرة الكهربائية. تنتج مصادر أخرى كميات صغيرة نسبيًا من الكهرباء. فمحطات القدرة الحرارية الجوفية تستخدم البخار من أعماق الأرض لدفع التوربينات (العنفات) التي تدير بدورها المولد الكهربائي. وكانت المحطة الحرارية الجوفية، وكاتو، في نيوزيلندا التي افتتحت عام 1958م، هي المحطة الثانية في العالم من هذا النوع بعد المحطة الأولى التي أقيمت في لاندريلو بإيطاليا. وتسخِّر بعض محطات القدرة طاقة الرياح باستخدام طواحين الهواء لتدير المولدات الكهربائية. ويوجد في كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية العديد من الحقول الهوائية التي تحتوي على مئات من التوربينات الهوائية الصغيرة التي تمدّ المنازل بالكهرباء حول مدينة لوس أنجلوس. ويستخدم عدد من محطات القدرة طاقة المد والجزر بالمحيط في تحريك التوربينات التي تدير المولدات. ويوجد أكبر تلك المحطات في العالم على نهر رانس بالقرب من سانت مالو بفرنسا. وقليل من محطات القدرة يحوِّل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بوساطة الخلايا الشمسية. ولكن هذه الطريقة باهظة التكاليف. ومع ذلك فإن العلماء والمهندسين يدرسون طرق تحسين الخلايا الشمسية لإنتاج كميات كبيرة من القدرة الكهربائية بتكلفة أقل. وهناك طريقة بديلة لتسخير طاقة الشمس باستخدام مرايا لعكس أشعة الشمس إلى مرجل لتوليد البخار الذي يدير التوربين والمولد. وفي بارستو بكاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية توجد محطة للطاقة الشمسية قـدرتها 10 ملايين واط، تستخدم 1,200 مرآة لتركيز الضوء على مرجل فـي قمة البرج، ويتـم التحكم في دوران المـرايا بحاسوب يتتبع أشعة الشمـس.
ولدى العديد من محطات القدرة الكهربائية توربينات غازية أو محركات ديزل لإدارة مولدات إضافية في أوقات ازدياد الطلب على القدرة الكهربائية. وتستخدم محركات الديزل أيضًا لإدارة المولدات في المناطق المعزولة التي لا تصل إليها خدمات شركات الكهرباء. ويوجد في العديد من المستشفيات والمصانع والبنايات السكنية محركات ديزل لإدارة المولدات في حالة حدوث عطل في توزيع الكهرباء المولدة من محطات القدرة الكهربائية.
نقل وتوزيع القدرة الكهربائية
تنقل الكهرباء المولدة من محطات القدرة الكهربائية إلى المدن أو مناطق أخرى، ثم توزع في المنازل والمصانع والمزارع و المكاتب ولكل مستهلك فردي.
النقل. تنقل معظم الكهرباء من محطات القدرة عبر أسلاك معلقة يطلق عليها خطوط النقل. وتمديد الكبلات تحت الأرض أو الماء أكثر تكلفة من الأسلاك المعلقة، ولذا فإن استخدام الكبلات أقل من استخدام تلك الأسلاك. وعندما ينتقل تيار كهربائي عبر خطوط نقل فإن الخطوط تقاوم سريان التيار، وتتسبب المقاومة في فقدان التيار للطاقة. وللحد من الطاقة المفقودة تنقل الكهرباء من محطات القدرة الكهربائية بجهود عالية. وعندما يزداد الجهد فإن كمية التيار اللازم لنقل كمية محددة من القدرة الكهربائية تقل. وعندما يقل سريان التيار خلال خط فإن الطاقة المفقودة بسبب المقاومة تقل.
والتيار الكهربائي إما أن يكون تيارًا مستمراً أو تيارًا متناوبًا. ويسير التيار المستمر في اتجاه واحد فقط، بينما يغير التيار المتناوب اتجاهه عدة مرات كل ثانية. ورفع جهد التيار المتناوب أسهل من رفع جهد التيار المستمر. ولذا فإن نقل التيار المتناوب أسهل من نقل التيار المستمر، ولهذا السبب فإن محطات القدرة الكهربائية تولد تياراً متناوباً.
وتنتج محطة نموذجية لتوليد القدرة مليون كيلو ـ واط من القدرة الكهربائية عند جهد يصل إلى 22,000 فولت. ويُرفع الجهد باستخدام جهاز يُسمى محول رفع حيث يُرفع إلى 765,000 فولت لنقله.
نظام توزيع القدرة الكهربائية له خطوط قدرة لحمل التيار ومحولات لتغيير الجهد. ترفع محولات الرفع الجهد بحيث يمكن نقل التيار إلى مسافات بعيدة. وتخفض المحطات الفرعية والمحولات الجهد إلى مستويات تناسب المستهلك. ويمتلك بعض المستهلكين الصناعيين وأنظمة النقل التي تحتاج إلى جهد عال محولات خاصة بهم.
التوزيع. تحتاج بعض الصناعات الكبيرة إلى تيار ذي جهد عالٍ يصل إليها مباشرة من خطوط النقل. ولكن الجهد العالي غير آمن في المنازل والمكاتب ومعظم المصانع، لذا يلزم تقليل الجهد قبل توزيع الكهرباء عليها.
وتنقل الكهرباء بجهد عالٍ بوساطة خطوط نقل إلى محطات نقل فرعية بالقرب من المناطق التي تستخدم القدرة الكهربائية. ويوجد في تلك المحطات الفرعية أجهزة تسمى محولات الخفض، تخفض الجهد إلى 12,500 وإلى 138,000 فولت. ثم يخفض الجهد مرة أخرى في محطات توزيع فرعية إلى2,000 فولت وإلى 34,500 فولت. وتحمل خطوط التوزيع تيار الجهد المتوسط مباشرة إلى مستهلكين تجاريين وصناعيين ومؤسسات. وتنقل خطوط التوزيع القدرة الكهربائية إلى محولات التوزيع على الأعمدة فوق الأرض أو في أقبية تحت الأرض. وتخفض محولات التوزيع الجهد إلى مستويات تناسب معظم المستهلكين. وتمد الأسلاك من المحولات إلى المنازل والمحلات والمكاتب وإلى مستهلكين آخرين. ويتلقى معظم هؤلاء المستهلكين القدرة الكهربائية ذات جهد 110 أو 220 فولت.
تقديم خدمة موثوق بها. ينتج عن فشل أو تلف المعدات بسبب العواصف أو الحوادث انقطاع الخدمة المحلية للقدرة الكهربائية. ويطلق على هذا الانقطاع التعتيم. ويتابع المهندسون الذين يطلق عليهم موزعو الأحمال سريان التيار في شبكة التوزيع. وعندما يحدث التعتيم يقوم موزع الأحمال بإعادة الخدمة إلى المناطق المتأثرة عن طريق تعديل مسار التيار إلى تلك المناطق عبر خطوط نقل سليمة.
ويتغير الطلب على الكهرباء غالباَ وبشكل كبير بين ساعة وأخرى. فعلى سبيل المثال، يسبب وجود سحب سوداء عاصفة مفاجئة زيادة الطلب نظرًا لأن مصابيح كهربائية عديدة سوف تضاء. ويتنبأ موزع الأحمال بتغيرات الطلب، ويعدل تبعًا لذلك توليد ونقل القدرة. وعندما يتجاوز الطلب سعة التوليد في محطة ما يمكن لموزع الأحمال أن يخفض الجهد لمنع حدوث التعتيم. وفي هذه الحالة يمكن أن يؤدي ذلك إلى تلف الأجهزة الكهربائية أو قلة كفاءتها في العمل.
يمكن ربط شبكات النقل لشركات الكهرباء لتكوّن ما يعرف بمجمع القدرة. وتمكّن مجمعات القدرة الشركات من تلقي قدرة إضافية بعضها من بعض أثناء الطوارئ. وتستخدم شركات الكهرباء الحاسوب للتحكم في إمداد وتدفق الكهرباء خلال شبكات النقل.
"طبعا ممكن تطوير الأجهزة والآلات التي تعمل كهربائيا تصميم أو تعديل الدوائر لتعمل بطاقة أقل وموفرة عدد لفات ملفات التحويل –ملفات من مستمر لمتردد ومن متردد لمستمر =D - .....الخ"
صناعة القدرة الكهربائية
منجم فحم حجري حديث مثل الذي في غرب يوركشاير بإنجلترا يزود محطات توليد القدرة الكهربائية ومصانع إنتاج الحديد والصلب بالفحم الحجري.
يطلق على الهيئات التي تولد وتنقل وتوزع القدرة الكهربائية المصالح الكهربائية. وتكون كل مصلحة كهربائية تقريبا هي المزود الوحيد للكهرباء في منطقة معينة. وفي معظم الأقطار تقوم الجهات الحكومية بتنظيم المصالح الكهربائية لضمان متطلبات الخدمة للجمهور، وفي بعض الأقطار تمتلك الحكومة جميع المصالح الكهربائية. وفي بعض الأقطار الأخرى ربما يشارك مساهمون أو جمعيات تعاونية الحكومة في امتلاك المصالح الكهربائية.
وتعتبر الولايات المتحدة الأمريكية أكبر مستهلك ومولد للكهرباء في العالم، حيث يوجد بها 3,300 مصلحة كهربائية ويمتلك القطاع الخاص منها حوالي 200 مصلحة، وتشكل هذه المصالح نحو 75% من سعة التوليد الكهربائية للبلاد. وتمتلك باقي المصالح جمعيات تعاونية أو مؤسسات قدرة عامة أو هيئات حكومية. وتستطيع بعض الأقطار توليد كهرباء أكثر من حاجتها حيث يكون الفائض متاحًا للتصدير. وتصدر كندا الكهرباء إلى الولايات المتحدة، وتصدرها فرنسا إلى المملكة المتحدة، وتصدرها ـ كذلك ـ العديد من الدول الإفريقية إلى جيرانها.
نبذة تاريخية
كانت إضاءة المصابيح الخاصة بالمنارات إحدى التطبيقات العملية الأولى لاستخدام القدرة الكهربائية. ففي عام 1858م كانت المنارة المقامة في جنوب فوريلندا بالقرب من دوفر ببريطانيا أول منارة تعمل بالكهرباء، حيث كان مولدها يغذي مصباحًا قوسيًا. وينتج المصباح القوسي ضوءًا ساطعًا من القوس الكهربائي. ومع بداية سبعينيات القرن التاسع عشر الميلادي استخدمت تلك المصابيح في إضاءة بعض المناطق كمحطات السكك الحديدية والمصانع والميادين العامة في المدن الكبرى بأوروبا والولايات المتحدة.
وفي عام 1879م بدأت شركة كاليفورنيا للكهرباء والإضاءة بسان فرانسيسكو بالولايات المتحدة بتشغيل أول محطة قدرة مركزية في العالم لبيع الكهرباء للمستهلكين. وفي عام 1879م أيضًا تمكن المخترع الأمريكي توماس أديسون من تصميم مصباح مثالي يعطي ضوءًا من فتيلة عندما تسخن بمرور التيار الكهربائي.
وفي عام 1881م بدأ الإمداد العام للكهرباء ببريطانيا في جودالمنج بمقاطعة سري، وظلت الشركات الخاصة والهيئات المحلية تزود بريطانيا بالكهرباء حتى عام 1948م حيث انتقل النظام الكهربائي إلى إشراف الدولة. ولكن، في عام 1990م وعام 1991م عادت معظم نظم التوليد والتوزيع في بريطانيا إلى ملكية القطاع الخاص.
وفي عام 1956م بدأ تشغيل أول محطة قدرة نووية كبيرة في كالدر هول بشمال غربي إنجلترا. وفي عام 1966م افتتحت أول محطة في العالم تعمل بقدرة المد والجزر في نهر رانس بشمال فرنسا.
القدرة الكهربائية حاليًا. يستمر الطلب على القدرة الكهربائية في النمو. ولذا يجب على شركات الكهرباء التخطيط الجيد في التوسع لمقابلة هذه الزيادة المستمرة في الطلب. ولكن بناء محطات قدرة جديدة مكلف ويستغرق سنوات عديدة. ولقد ألغيت عدة خطط لمحطات نووية نظرًا للارتفاع الهائل في تكلفة الإنشاءات بالإضافة إلى خوف الرأي العام من عدم سلامتها بسبب النفايات النووية. وهناك بحوث مكثفة تجري على الاندماج النووي لكن سوف تمضي سنوات قبل أن يكتب لها النجاح.
ومصادر الوقود الأحفوري ستئول إلى التوقف فيما بعد، ولكن العلماء يعتقدون أن الطاقة من باطن الأرض والشمس والرياح والمحيطات يمكن أن تُستخدم على نطاق واسع لإنتاج القدرة الكهربائية بشكل أرخص وأكثر كفاءة في المستقبل.
****
الماء لعمليات النقل والترويح. بدأ الناس استخدام الأنهار والبحيرات في تنقلاتهم وحمل بضائعهم وذلك بعد أن تعلموا بناء القوارب الصغيرة. وبعد أن بنوا القوارب الكبيرة أبحروا في المحيط بحثًا عن بلاد وطرق تجارية جديدة. ولازالوا يعتمدون على عمليات النقل البحري لنقل منتجاتهم الثقيلة كالآليات والفحم الحجري والحبوب والزيوت.
بنى الناس معظم متنزهاتهم ووسائل ترويحهم على امتداد البحيرات والأنهار والبحار. وهم يتمتعون بالرياضات على الماء كالسباحة وصيد السمك والإبحار، كما يتمتعون بجمال البحيرات الهادئة وشلالات الماء الهادرة وبالأمواج الصاخبة وهي تتكسر على الشاطئ.
دورة الماء في الطبيعة
دورة الماء
يتحرك الماء على سطح الأرض حركة دائمة من المحيطات إلى الهواء ثم إلى الأرض، ثم إلى المحيطات مرة أخرى. تُبخّر حرارة الشمس الماء من المحيطات ويصعد هذا الماء على هيئة بخار غير مرئي، ثم يسقط عائدًا إلى الأرض على هيئة مطر أو ثلج أو أي شكل آخر من أشكال الرطوبة المائية، وهذه الرطوبة تسمى رطوبة مائية متكثفة أو مطرًا. يسقط معظم المطر مباشرة على المحيطات وما يتبقى منه يسقط على بقية أنحاء الأرض، وهذا بدوره في نفس الوقت يعود إلى البحر. وهكذا تبدأ دورة الماء من جديد، وتسمى هذه الدورة اللانهائية للماء على الأرض دورة الماء.
وبسبب دورة الماء هذه فإن كمية الماء الموجودة على الأرض حاليًا هي نفسها التي كانت على الأرض سابقًا وهي التي ستبقى على الدوام بإذن الله. فقط يتغير الماء من حالة إلى حالة أخرى، ويتحرك من مكان إلى آخر. والماء الذي استعملته في الاستحمام الليلة الماضية يمكن أن يكون قد جرى في نهر النيل في الشهر الماضي، أو ربما شربه الإسكندر الأكبر قبل مايزيد على ألفي عام.
مياه الأرض. في الأرض كميات هائلة من الماء، لكن معظمها موجود في المحيطات التي تغطِّي 70% من سطح الأرض، وتحتوي على حوالي 97% من مجمل الماء على الأرض. وهي مصدر معظم الأمطار التي تهطل على الأرض. يعتبر ماء المحيط مالحًا جدًا إذا ما استعمل للشرب أو الزراعة أو الصناعة. وينعزل هذا الملح عن الماء أثناء عمليات التبخر، ولهذا تكون مياه الأمطار التي تسقط على الأرض مياهًا عذبة. و3% فقط من كميات الماء على الأرض تكون عذبة، ومعظم هذه المياه غير متيسرة للناس إذ إنها تشمل الماء المحجوز في المثالج والغطاءات الثلجية والذي بدوره يشكل حوالي 2% من المياه العذبة على الأرض. ونصف كمية الواحد بالمائة المتبقية من الماء العذب على الأرض هي مياه جوفية. وتحتوي الأنهار والبحيرات على جزء من خمسة آلاف جزء من الماء العذب على الأرض.
=D الماء في الهواء =D . من وقت لآخر يصعد كل الماء الذي على الأرض إلى الغلاف الجوي على هيئة بخار ماء. ويشكل هذا بدوره الأمطار التي تسقط على الأرض. ولكن الغلاف الجوي يحتوي عادة على واحد في الألف من 1% من كمية الماء على الأرض.
وتأتي رطوبة الهواء عادة من عمليات التبخر، حيث تُبخر حرارة الشمس الماء من على سطح الأرض والبحيرات والأنهار وبشكل خاص من المحيطات. ويأتي نحو 85% من بخار الماء الموجود في الهواء من المحيطات، كما أن النباتات تزيد من رطوبة الهواء. وتمتص النباتات الماء من الأرض بوساطة جذورها، ثم تطلق الأوراق الماء على هيئة بخار في عملية تسمى النَّتْح. وعلى سبيل المثال تطلق شجرة البتولا حوالي 260 لترًا من الماء يوميًا. أما نبات الذرة فيطلق 37,000 لتر ماء يوميًا من كل مساحة هكتار مزروعة بالذرة.
*******
النَّتْحُ Transpiration عملية تتخلص فيها أوراق النبات من الماء. ويتخلص النبات من الماء بصورة خاصة من خلال مسام تسمى الثغور على سطوح الأوراق.
وتعتمد كمية الماء التي يتخلص منها إلى حد ما على كمية الماء التي امتصتها جذور النبات، كما تعتمد كمية الماء هذه على عدد من الشروط البيئية المهمة مثل ضوء الشمس والرطوبة والرياح والحرارة. ويجب ألا تنقل النباتات إلى مكان تسطع فيه الشمس بشدة، لأنها قد تفقد ماء كثيرًا فتذْبُل قبل أن تُزوِّدها الجذور المتضررة بالماء الكافي.
تقنية النتح العكسي =D الامتصاص والتكثيف Absorption and adsorption
التكثيف adsorption . المادة الصلبة هي وحدها التي يمكنها دائمًا أن تكون مكثِّفًا. المادة المكثَّفة قد تكون جزيئات سائل أو غاز أو جسيمات دقيقة لجسم صلب. وعادة مايكون التكثيف انتخابيا بدرجة عالية مما يفيد في فصل أو تنقية السوائل والغازات. يُكثِّف المرشح الفحمي على سطح كل جسيم فحمي. ويكثف هلام السليكا (ثاني أكسيد السليكيون) جزيئات الماء من رطوبة، ويحفظها على سطح كل حبّة. ويطلق التكثيف حرارة تُسميَّ حرارة التكثيف.
ويكون تفاعل الجزيئات المكثَّفة مع السطح المكثِّف قويًا أو ضعيفًا. وتكون الجزيئات ضعيفة الارتباط عندما تكون قوة الجذب بينها وبين السطح المكثف فيزيائيًا. وتسمى هذه العملية الامتصاص الفيزيائي.
وحين تتحد الجزيئات المكثَّفَة كيميائيا مع السطح فإنها تلتصق به بشدة. وتسمى هذه العمليّة بالامتصاص الكيميائي. تكوّن الجزيئات المكثفة في الامتصاص الكيميائي طبقة واحدة؛ لكنها ربما تكوِّن عدة طبقات في عملية الامتصاص الفيزيائي.
الامتصاص Absorption . هنالك كثير من الأمثلة المألوفة للامتصاص. فالستائر الثقيلة تمتص الطاقة الصوتية. تجعل الموجات الصوتية خيوط الستائر تتذبذب وتحتك بعضها ببعضها الآخر. ويحوِّل الاحتكاك طاقة الصوت إلى حرارة، لذا فإن الصوت لايمكنه أن ينعكس مثل الصدى. تمتص الأجسام الملونة والمرشحات طاقة الضوء انتخابيًا. ويتكون الضوء الأبيض من كل ألوان الضوء. وحين يلامس الضوء الأبيض جسمًا ملونًا فإنّ بعض ألوان طاقة الضوء يتم امتصاصها. وتثير طاقة الضوء الممتصَّة الإلكترونات داخل ذرات الجسم الملوّن ـ بمعنى أنها تُنَشِّطها إلى مستويات عليا من الطاقة. ويقوم الجسم بإرسال أو عكس ألوان الضوء الذي لم يتمّ امتصاصه. وتمتص التربة اليابسة الماء عن طريق الخاصيَّة الشِعرية. يمتص الماء في البحيرة الأكسجين بالإذابة.
كيف يختلف الامتصاص عن التكثيف
الامتصاص والتكثيف طريقتان تستوعب بمقتضاهما الأجسام المادة أو الطاقة أو كلتيهما. يتم توزيع المادة أو الطاقة المستوعبة في عملية الامتصاص داخل المادة الممتصة. أما التكثيف فهو تجميع المادة فقط. تتجمع المادة على سطح الأداة المكثفة؛ لكنها لاتدخل فيها .
*****
تقنية مفاعل الماء المضغوط =D "توليد كهرباء من حركة عنفات التربينات من البخار ومن جريانه على القنوات الماء العذبة المتجه للخزان الماء العذب =D من تقطير الماء المالح =D واستخلاص الملح المترسب =D
يستخدم النظام المبين في هذا الرسم التخطيطي مفاعل الماء المضغوط الذي يسخن الماء تحت ضغط عال مما يتيح له أن يسخن إلى درجة حرارة أعلى من درجة غليانه العادية دون أن يغلي فعلاً. وتُستخدم حرارة هذا الماء في غلي الماء البحر المالحة الموجود في مولِّد البخار لتوليد البخار. ويُعاد ضخ الماء إلى خزانات ماء العذبة كي يُستعمل ثانية. وبعد أن يقوم البخار بتشغيل توربين المحطة يرسل إلى مكثف البخار الذي يحوّل البخار إلى ماء عذبة كي يُستعمل في خزانات خلف سدود توليد وتغذية كمورد ماء عذب جديد.
توليد البخار. هناك نوعان من المفاعلات التي تستخدم الماء الخفيف: أحدهما، وهو مفاعل الماء المضغوط، يولد البخارخارج وعاء المفاعل. أما النوع الثاني، فهو مفاعل الماء المغلي، ويولّد البخار داخل وعاء المفاعل.
****
وتستخدم معظم المحطات النووية مفاعلات الماء المضغوط التي تسخن الماء المهدِّئ في قلب المفاعل تحت ضغط عال جدًا مما يتيح للماء أن يصل إلى درجة حرارة أعلى من درجة غليانه العادية التي تساوي 100°م دون أن يغلي فعلاً. ويسخِّن التفاعل الماء إلى درجة حرارة تبلغ نحو 320°م، وتنقل الأنابيب هذا الماء الحار جدًا والذي لا يغلي، إلى مولدات البخار خارج المفاعل.
وتستخدم حرارة الماء المضغوط في غليان الماء الموجود في مولد البخار فيتولد بذلك البخار. وفي مفاعلات الماء المغلي يولد التفاعل المتسلسل حرارة لغلي الماء المهدئ في قلب المفاعل، وتنقل الأنابيب البخار المتكون من المفاعل إلى عنفات (توربينات) المحطة.
ويتم تبريد معظم المفاعلات في المملكة المتحدة بالغاز، إذ يتدفق ثاني أكسيد الكربون على الوقود في قلب المفاعل وينقل الحرارة إلى مولدات البخار. وتُسمى هذه المفاعلات مَاغْنوكْس، لأن وقود اليورانيوم يوضع في علب مصنوعة من سبيكة المغنسيوم.
وعند إنتاج الكهرباء تعمل توربينات المحطة النووية ومولداتها الكهربائية، مثل تلك التي في محطات الوقود الأحفوري. فالبخار الذي يولّده المفاعل يدير ريش توربينات المحطة التي تسيِّر المولِّدات. ولكثير من المحطات مجموعة مؤتلفة من التوربينات والمولِّدات تُسمّى المولدات التوربينية.
ويُنْقل البخار بعد مروره خلال توربينات المحطة بأنابيب إلى مُكَثِّف يُحوّل البخار إلى ماء ثانية.
*****
التَّبَخُّر Evaporation تحوّل سائل أو جسم صلب إلى غاز. وتتسبب فيه الطاقة الحرارية. فمثلاً يحدث التبخر عندما تفقد الملابس المبتلة في ضوء الشمس كل رطوبتها، أو عندما يجف الماء من قدر مفتوح موضوع في حجرة دافئة. وقد تتحول الأجسام الصلبة مباشرة إلى بخار أي إلى صورة غازية. وهذه العملية تُسمى التسامي. وتبخر الثلج الجاف (ثاني أكسيد الكربون الصلب) مثال للتسامي.
في الهواء الجاف يتبخر الماء بسرعة وتنطلق جزيئات كثيرة من الإناء على هيئة بخار. ولكن تدخل إليه كميات قليلة من البخار لتشكل سائلاً، إذ إن ضآلة كميات الرطوبة الموجودة في الهواء الجاف تجعل عملية التكثف قليلة الحدوث. في الهواء الرطب يحدث التبخر ببطء. والتبخر الحاصل على سطح الماء الموجود في الإناء يقابله تكثف سريع للرطوبة الموجودة في الهواء الرطب.
كيف يحدث التبخر. لجزيئات كل المواد قدر معين من الطاقة الحركية. وهذه الطاقة تنتجها حرارة الجو المحيط، بما في ذلك بقية الجزيئات. وكلما ازدادت طاقة الجزيئات، ازدادت سرعة حركتها مما يمكنها من تفكيك الروابط التي تضمها معًا. ويحدث التبخر عندما تكون لجزيئات المادة طاقة حركية كافية بحيث تمكنها من الهروب من سطح المادة في شكل بخار. تمتص الجزيئات الهاربة طاقة حرارية من الجزيئات الباقية، وتتسبب في جعل المادة أكثر برودة.
والتبخر يحدث بسرعة أكبر عندما تزداد طاقة جزيئات المادة مما يمكنها من الهروب بسرعة أكثر. وتزداد هذه الطاقة بازدياد درجة الحرارة. وتختلف المواد في سرعة تبخرها عندما تعرض لدرجة حرارة معينة. فمثلاً، الكحول، والأمونيا والمخدِّر والأثير ثنائي الإثيل، تتبخر بسرعة عندما تصب على سطح مفتوح في درجة حرارة الغرفة. وتسمى هذه المواد إضافة إلى بعض المواد الأخرى التي تتبخر بسهولة المواد المتطايرة. والمواد الأخرى مثل، ملح الطعام (كلوريد الصوديوم) تتبخر ببطء شديد في درجة حرارة الغرفة، فيقال إنها غير متطايرة. وبعض المواد التي لا تتطاير في درجة حرارة معينة قد تصبح متطايرة عند تسخينها. وعليه، فإن نقطة غليان المادة هي مقياس لتطايرها، فكلما انخفضت نقطة غليان المادة تتبخر بسهولة.
*******
نُقْطة الغَـلَيان Boiling point هي درجة الحرارة التي يفور (يُخْرج فقاقيع) عندها السائل ويتحول إلى بخار. وعند نقطة الغليان يتساوى الضغط البخاري للسائل مع الضغط الجوي. والضغط البخاري هو الضغط المبذول على سطح السائل بوساطة أبخرة السائل. وينتج هذا الضغط عن حركة جزئيات السائل التي تزداد مع زيادة درجة حرارته.
وتعتمد درجة غليان أي مادة على الضغط الجوي. ويتم حساب درجات الغليان على أساس أن الضغط الجوي عند سطح البحر يعادل 101,3 كيلو باسكال، مالم يذكر غير ذلك. ويتناقص الضغط الجوي بالارتفاع عن سطح البحر، وعليه فإن قيم الضغط البخاري المقابلة لنقط الغليان والمطلوبة لحدوث الغليان تتناقص بدورها. وبناءً على ذلك فإن نقطة غليان مادة ما تنخفض مع زيادة الارتفاع عن سطح البحر. وعلى سبيل المثال، فإن نقطة غليان الماء عند سطح البحر تساوي 100°م ولكنها تساوي 72°م على ارتفاع 3,000م فوق سطح البحر.
كيف يؤثر الضغط في الغليان. عند وضع سائل ما في وعاء مغلق، مع ترك فراغ فوق سطح السائل، يتحول بعض هذا السائل إلى بخار. ويسمى الضغط الناتج عن هذا البخار على سطح السائل بالضغط البخاري. وتثبت قيمة الضغط البخاري عندما تتساوى مع ضغط السائل.
ولو فتح الوعاء وكان الضغط الجوي يزيد عن الضغط البخاري، فلا يحدث شيء للسائل على الإطلاق. ويحتجز ضغط الهواء بخار السائل، على سطح السائل مما يؤدي إلى ثبات الضغط البخاري بدرجة كبيرة. ولكن لو كان الضغط الجوي مساويًا أو أقل من الضغط البخاري، فإن السائل يغلي. وأثناء الغليان، تتكون فقاقيع من البخار بداخل السائل وترتفع إلى سطح السائل. وبهذا يدفع البخار الهواء، ويتسرب من الفراغ الموجود فوق سطح السائل. وبسبب تسرب هذا البخار، فإن ضغطه لا يمكن أن يثبت، ويتبخر السائل كله.
وليس ضروريًا أن يصل السائل إلى نقطة الغليان حتى يتبخر كليًا. ويمكن توضيح هذه الحقيقة بوضع بعض الماء البارد في وعاء قليل العمق ووتعريضه للشمس في يوم شديد الحرارة. في هذه الحالة، يزيد الضغط الجوي، عن الضغط البخاري، ولذلك يبقى بخار الماء محتجزًا فوق سطح الماء. ولكن حرارة الشمس تعطي بعض جزيئات البخار طاقة حركية كافية للتغلب على الضغط الجوي والهروب إلى الهواء. وإذا جرف تيار الهواء بدوره جزئيات إضافية من البخار بعيدًا، فإن كميات إضافية من الماء تتحوّل إلى بخار وتزداد سرعة عملية التبخر. ونتيجة لذلك، يجف الماء في الوعاء بسرعة فائقة.
لماذا تختلف درجات الغليان. تختلف درجات الغليان لاختلاف قوة الربط بين جُزَيْئات مادة ما عن قوة ربط الجزيئات في المواد الأخرى. وكلما زادت قوة الربط بين الجزيئات في مادة ما، انخفض الضغط البخاري لهذه المادة وكلما انخفض الضغط البخاري لمادة ما، ارتفعت نقطة غليانها. فمثلاً، ترتبط جزيئات الماء بعضها ببعض بشدة. ولهذا فإن الضغط البخاري للماء منخفض جدًا، ونقطة غليانه 100°م على العكس من النتيروجين، الذي لا ترتبط جزيئاته معًا بنفس القوة التي ترتبط بها جزيئات الماء، فإن ضغطه البخاري أعلى ونقطة غليانه أقل بكثير (-195,8°م).
وبعض المواد تمتاز بوجود روابط قوية جدًا بين جزيئاتها ولا يكون لها في الغالب ضغط بخاري عند جميع درجات الحرارة اليومية. هذه المواد تغلي عند درجات حرارة عالية للغاية. فمثلاً، يتحول الذهب للصورة السائلة عند درجة 1064,43°م ، ونقطة غليانه 2,807°م. بينما نقطة غليان الحديد، الذي يتحول إلى سائل عند 1,535°م، هي 2,750°م.
****
يساعد ضغط بخار أي مادة أيضًا على تحديد مدى السهولة التي بها تتبخر المادة. وضغط البخار هو الضغط الذي يسببه هروب جزيئات البخار من سطح سائل أو مادة صلبة. فكلما ازداد ضغط البخار أسرعت المادة في التبخر. وكلما اكتسبت مادة حرارة، فإن جزيئات أكثر فأكثر تهرب، وهذا يزيد ضغط بخار المادة إلى أن يصل الوضع إلى حالة الاتزان، وهي النقطة التي يكون فيها عدد الجزيئات الهاربة من مادة مساويًا للعدد العائد إليها. وعند الاتزان تبدي المادة تغيرًا قليلاً في الكمية. فالماء مثلاً، يتبخر ببطء عندما يتعرض إلى هواء رطب، لأن التبخر الحادث عند السطح في الماء يعادله تكثف الرطوبة في الهواء. ولكن الماء يتبخر بسرعة في الهواء الجاف، لأن ضغط بخار الماء في الهواء الجاف يشكل جزءًا يسيرًا من الحد الأقصى للضغط البخاري للماء.
