سؤال اختبار الرسم البياني: صف كيف يمثل الفرق بين الخطين (المتصل والمتقطع) الانخفاض في الضغط البخاري، والارتفاع في درجة الغليان، والانخفاض في درجة التجمد؟ استعمل بيانات من الرسم البياني لدعم إجابتك.
الإجابة: س: اختبار الرسم البياني - الفرق بين الخط المتصل والمتقطع الخط المتصل يمثل المذيب النقي والخط المتقطع يمثل المحلول. يوضح الرسم أن منحنى المحلول (المتقطع) في منطقة السائل-الغاز يقع أسفل منحنى المذيب النقي عند نفس درجة الحرارة، لذلك يكون الضغط البخاري للمحلول أقل من المذيب النقي، والفرق الرأسي بينهما يمثل ΔP (انخفاض الضغط البخاري). وعند الضغط 1 atm يتقاطع خط 1 atm مع منحنى المذيب النقي عند درجة غليان الماء النقي، بينما يتقاطع مع منحنى المحلول عند درجة أعلى (إلى اليمين)؛ والفرق بين درجتي الغليان هو ΔTb (ارتفاع درجة الغليان). كذلك عند 1 atm تكون درجة تجمد المحلول عند درجة حرارة أقل (إلى اليسار) من درجة تجمد الماء النقي؛ والفرق بينهما هو ΔTf (انخفاض درجة التجمد).
خطوات الحل:
- **الشرح:** هذا السؤال يدور حول فهم كيفية تمثيل منحنى الطور (أو الرسم البياني الذي يوضح علاقة الضغط بدرجة الحرارة) لظواهر الخواص التجميعية، وهي: انخفاض الضغط البخاري، وارتفاع درجة الغليان، وانخفاض درجة التجمد. في الرسم البياني المذكور، هناك خطان: خط متصل وخط متقطع. الخط المتصل يمثل **المذيب النقي** (مثل الماء النقي). أما الخط المتقطع فيمثل **المحلول** (وهو المذيب مضافًا إليه مادة مُذابة غير متطايرة). دعنا نشرح كل ظاهرة على حدة: 1. **انخفاض الضغط البخاري (ΔP):** في منطقة الرسم البياني التي تمثل طورَي السائل والغاز (أي عند درجات حرارة أقل من درجة الغليان)، نجد أن منحنى المحلول (الخط المتقطع) يقع **أسفل** منحنى المذيب النقي (الخط المتصل) عند نفس درجة الحرارة. هذا يعني أن الضغط البخاري للمحلول أقل من الضغط البخاري للمذيب النقي. الفرق الرأسي بين المنحنيين عند درجة حرارة ثابتة هو مقدار انخفاض الضغط البخاري (ΔP). 2. **ارتفاع درجة الغليان (ΔTb):** درجة الغليان هي درجة الحرارة التي يصبح عندها ضغط البخار مساويًا للضغط الجوي الخارجي (1 ضغط جوي عادة). إذا رسمنا خطًا أفقيًا عند قيمة الضغط 1 atm، فإن نقطة تقاطعه مع منحنى المذيب النقي تمثل درجة غليان الماء النقي. بينما نقطة تقاطعه مع منحنى المحلول (المتقطع) ستكون عند درجة حرارة **أعلى** (أي إلى اليمين على الرسم البياني). الفرق الأفقي بين نقطتي التقاطع هو مقدار ارتفاع درجة الغليان (ΔTb). 3. **انخفاض درجة التجمد (ΔTf):** بالمثل، عند الضغط 1 atm، فإن درجة تجمد المحلول (التي قد تكون عند نقطة تقاطعه مع منحنى آخر في المنطقة الصلبة-السائلة) ستظهر عند درجة حرارة **أقل** (أي إلى اليسار على الرسم البياني) مقارنة بدرجة تجمد المذيب النقي. هذا الفرق هو مقدار انخفاض درجة التجمد (ΔTf). إذن، باختصار، يمثل الخط المتصل حالة المذيب النقي، والخط المتقطع حالة المحلول. **الفرق في الموضع الرأسي** بينهما عند درجة حرارة ثابتة يُظهر انخفاض الضغط البخاري. **الفرق في الموضع الأفقي** عند ضغط ثابت (مثل 1 atm) يُظهر ارتفاع درجة الغليان وانخفاض درجة التجمد.