buhar

su BUHARİ olarak da bilinir
suyun ısı etkisiyle dönüştüğü renksiz ve kokusuz gaz hali.

Su dışındaki sıvıların buharlaşmasıyla ortaya çıkan gazlar da genellikle buhar olarak adlandırılır {bak. buharlaşma). Buhar çoğunlukla, kendisine beyaz bulanık bir görünüm veren küçük su damlacıkları taşır. Doğada, yeraltı suyunun volkanik süreçlerle ısınmasıyla oluşur ve kaynarcalardan, gayzerlerden, fümerollerden ve belirli türdeki yanardağlardan dışarı çıkar. Buhar ayrıca, fosil yakıt kullanan buhar kazanları ve nükleer reaktörler gibi çeşitli teknolojik araçlarla bol miktarlarda üretilebilir.
Buhar gücü, modern sanayi toplumlarında önemli bir güç kaynağı oluşturur. Dünya elektrik enerjisinin çoğunu sağlayan türbinli üreteçlerin çalıştırılmasında yararlanılan buhar, ayrıca çelik, alüminyum, bakır ve nikel üretimi, çeşitli kimyasal maddelerin yapımı, petrolün arıtılması gibi sanayi işlemlerinde de geniş ölçüde kullanılır. Evlerin ısıtılmasında ve yemek pişirme işlevlerinde de yararlanılan en eski enerji kaynaklarındandır.

Sıvı haldeki suyun kendi buharına dönüşmesi sırasında geçtiği aşamalar çizimde gösterilmiştir. A-E şekilleri, içinde aynı miktarda su bulunan silindir biçimli kaplardır; W ağırlığındaki hareketli bir piston, bu kaplardaki suya sabit bir basınç uygulamaktadır. Grafik, belirli bir su kütlesinin çeşitli basınçlarda ve hacimlerde aldığı tümüyle sıvı, tümüyle buhar ya da bu iki fazın karışımından oluşan hallerini göstermektedir; A-E noktaları ise, ilgili kabın içindeki suyun, grafik üzerindeki konumunu belirlemektedir. A ve A, bu sistemin, suyun tümüyle aşırısoğumuş sıvı halde bulunduğu (yani, etkimekte olan basınçta sıcaklığın, suyun kaynama derecesi altında olduğu) basınç, hacim ve sıcaklık koşulları altındaki durumunu göstermektedir. Sisteme ısı eklenmesi, suyun yavaşça genleşmesine ve sıcaklığın suyun kaynama noktasına kadar yükselmesine yol açar; B ve B' ile gösterilen bu aşamada su, doymuş sıvı haline ulaşır. Daha çok ısı eklenirse kaynama başlar ve sıvı buharlaşarak, C’de gösterildiği gibi, üzerindeki pistonu eskisinden daha hızlı yukarı iter.

Sıvı haldeki su ve buhar herhangi bir oranda bir arada bulunduğunda sistem, grafiğin iki fazlı bölgesindedir. Bu bölgede karışım, kaynama noktası sıcaklığında kalır; sisteme ısı eklenmesi daha çok sıvının buharlaşmasına, sistemden ısı alınması ise buharın bir bölümünün yoğunlaşmasına neden olur. Sıcaklık sabit kalmakla birlikte, hacim, sıvı ile buharın birbirine oranına bağlı olarak değişir.

Eğer sisteme, yalnızca son sıvı zerreciğini buharlaştırmaya yetecek kadar ısı eklenirse, tüm hacim buharla dolar. D ve D' ile gösterilen bu aşamada, buhar doymuş haline ulaşır. Artık kaynayacak su kalmadığından, ısı eklenmesi, sıcaklığın ve hacmin artmasına yol açar. D'ile gösterilen noktanın sağında kalan herhangi bir noktada, örneğin E konumunda, grafik, buharın aşmışınmış (yoğunlaşma sıcaklığının üzerine ısıtılmış) halini gösterir. E’de gösterildiği gibi, belirli bir miktardaki aşmışınmış buharın hacmi, aynı basınç altında ve aynı miktardaki doymuş buharın hacminden daha büyüktür.

Suyun kaynama sıcaklığı, basıncına bağlıdır. Örneğin, normal 760 mm’lik cıva ya da 1 atmosfer basıncında su 100°C’de kaynar. Eğer basınç azaltılırsa kaynama noktası sıcaklığı da hareketliliği, bunun için de daha yüksek sıcaklık gereksinimi doğar. Birim miktardaki doymuş sıvıyı, doymuş buhara dönüştü- rebilmek için gereken ısıya, buharlaşma gizli ısısı denir. Basınca bağlı olarak değişen ve düşük basınçlarda en yüksek noktasına ulaşan bu gizli ısı, kritik noktaya (sıvı ile buharın birbirinden ayırt edilemediği sıcaklık ve basınç bileşimi) doğru giderek azalır ve bu noktada sıfır olur. Bu kritik sıcaklıkta (374,15°C) ve basınçta (218,2 atmosfer), 1 gr suyun hacmi 0,001805 litreye eşittir.

buharlaşma

bir maddenin sıvı ya da katı fazdan gaz (buhar) fazına dönüşmesi. Eğer sıvı içinde buhar kabarcıkları oluşursa bu sürece kaynama, madde katı fazdan doğrudan doğruya buhara dönüşürse süblimleşme (uçunum) denilir.

Buharlaşmaya yol açmak için katı ya da sıvıya ısı eklemek gerekir. Bir sistemde çevre, buharlaşma için yeterli ısıyı veremiyorsa, sistemin kendisi kısmen soğuyarak bu ısıyı sağlayabilir (örn. karpuzu kesip açıkta bırakmak, testiye ıslak tülbent sarmak). Bir katı ya da sıvının atomları ya da molekülleri, kohezyon kuvvetlerinin etkisiyle bir arada tutulur ve buharın oluşması için bu kuvvetlerin üstesinden gelerek atomları ya da molekülleri birbirlerinden ayırmak gerekir. Buharlaşma ısısı, bu kohezyon kuvvetlerini yenmek için harcanması gereken enerjinin ölçüsüdür.

Bir buharın yoğunlaşarak sıvı ya da katı oluşturması da buharlaşmanın tersidir. Bu süreçte ise yoğunlaşan buhardan çevreye ısı aktarılmalıdır. Bu ısının miktarı, değer olarak buharlaşma ısısına eşittir; bu nedenle de buharlaşma ısısı gibi, söz konusu maddenin belirleyici özelliklerinden biridir.