ماذا يعني التسامي في العلم؟

أحيانًا يكون من السهل تمييز معنى الكلمات في العلم لأنها تشترك في بعض جوانب معانيها مع اللغة الإنجليزية اليومية. المفاهيم العلمية مثل الطاقة والقوة وحتى الانتقاء الطبيعي هي في الغالب امتدادات لفهمنا المشترك ومعانيها العامية. ليس كذلك من أجل التسامي. حتى لو كنت تعرف المعنى غير العلمي للكلمة ، فإن هذه المعرفة لن تساعدك عندما يتعلق الأمر بمعناها في العلم. في العلم ، يتعلق التسامي بفرع الفيزياء والكيمياء يسمى الديناميكا الحرارية.

توجد معظم المواد اليومية في واحدة من ثلاث مراحل أو حالات رئيسية: صلبة أو سائلة أو غازية. يمكن للمادة أن تغير الدول دون تغيير هويتها. على سبيل المثال ، الجليد والماء والبخار كلها H2O ؛ الجليد عبارة عن طور صلب H2O ، والماء عبارة عن طور سائل H2O والبخار عبارة عن طور غاز H2O. (لاحظ أن الرقم 2 في H2O يجب أن يكون منخفضًا.)

نحن على دراية بالعديد من تغييرات الطور بالفعل: الذوبان هو التغيير من مادة صلبة إلى سائلة ؛ الغليان هو التغيير من سائل إلى غاز ؛ والتسامي هو ببساطة التغيير من مادة صلبة إلى غاز.

كيف يتحول صلب إلى غاز؟ هل يمر بالمرحلة السائلة بسرعة كبيرة؟ هل ينتقل إلى نوع من الأبعاد الأعلى؟ يوضح مخطط الطور البسيط أن عملية التسامي أقل تعقيدًا بكثير. عند درجات حرارة معينة (تزداد على طول المحور السيني) والضغوط (تتزايد على طول المحور الصادي) ، ستتواجد كل مادة إما في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية. لتغيير مادة صلبة إلى غاز من خلال التسامي دون المرور بالذوبان والغليان ، يجب خفض الضغط. ثم يمكن عبور الخط المفرد بين المواد الصلبة والغازية.

عندما تضيف حرارة إلى مادة صلبة ، سترتفع درجة الحرارة حتى تصل إلى خط في مخطط الطور. ثم ، بدلاً من ارتفاع درجة الحرارة ، تُستخدم كل الحرارة في تغيير مرحلة المادة. تسمى الحرارة المستخدمة في هذه العملية بالحرارة الكامنة للتحول. تسمى الحرارة المستخدمة لتغيير مادة من مادة صلبة إلى غاز الحرارة الكامنة للتسامي. يتم امتصاص الحرارة في التحول من مادة صلبة إلى غاز ، و (لنفس الكتلة من نفس المادة) يتم إطلاق نفس الكمية من الحرارة في التحول من الغاز إلى الحالة الصلبة (عملية تسمى الترسيب).

ولعل أشهر مثال على التسامي هو الثلج الجاف. الجليد الجاف هو ثاني أكسيد الكربون الصلب الذي يتصاعد إلى ثاني أكسيد الكربون في الطور الغازي في درجة حرارة الغرفة. يمكن أن يتسامى اليود (على الرغم من أنه قد يوجد أيضًا كسائل في درجة حرارة الغرفة) ، كما هو الحال مع النفثالين ، وهو مركب عضوي يستخدم في كرات النفتالين. التسامي هو أيضًا المبدأ الكامن وراء تجفيف الطعام بالتجميد.