Hvad betyder sublimering i videnskab?

Nogle gange er det let at skelne betydningen af ​​ord i videnskaben, fordi de deler nogle aspekter af deres betydninger med dagligdags engelsk. Videnskabelige begreber som energi, kraft og endda naturlig udvælgelse er for det meste udvidelser af vores fælles forståelse og deres sproglige betydninger. Ikke så for sublimering. Selvom du kender ordets ikke-videnskabelige betydning, hjælper denne viden dig ikke, når det kommer til dets betydning inden for videnskab. I videnskaben har sublimering at gøre med den gren af ​​fysik og kemi, der kaldes termodynamik.

Mest dagligdags stof findes i en af ​​tre hovedfaser eller tilstande: fast stof, væske eller gas. Materie kan ændre stater uden at ændre dets identitet. For eksempel er is, vand og damp alle H2O; is er fast fase H2O, vand er flydende fase H2O og damp er gasfase H2O. (Bemærk, at 2 i H2O skal være et abonnement.)

Vi er bekendt med mange faseændringer allerede: smeltning er skiftet fra et fast stof til en væske; kogning er overgangen fra en væske til en gas; og sublimering er simpelthen skiftet fra et fast stof til en gas.

Hvordan skifter en solid til en gas? Går det meget hurtigt gennem væskefasen? Transporterer den til en slags højere dimension? Et simpelt fasediagram viser, at sublimeringsprocessen er meget mindre kompliceret. Ved visse temperaturer (stigende langs x-aksen) og tryk (stigende langs y-aksen) vil hvert stof eksistere i enten et fast stof, en væske eller en gasfase. For at ændre et fast stof til en gas gennem sublimering uden at gå igennem smeltning og kogning, skal trykket sænkes. Så er det muligt at krydse den enkelt linje mellem faststof og gas.

Når du tilføjer varme til et fast stof, stiger temperaturen, indtil den når en linje på fasediagrammet. Derefter bruges al varmen til at ændre stoffets fase i stedet for at temperaturen stiger. Varmen brugt i denne proces kaldes den latente transformationsvarme. Varmen, der bruges til at ændre et stof fra et fast stof til en gas, kaldes den latente sublimeringsvarme. Varme absorberes i skiftet fra fast stof til gas, og (for den samme masse af det samme stof) frigøres den samme mængde varme i skiftet tilbage fra gas til faststof (en proces kaldet aflejring).

Måske er det mest berømte eksempel på sublimering tøris. Tøris er fast kuldioxid, der sublimerer til gasfase kuldioxid ved stuetemperatur. Jod kan sublimere (selvom det også kan eksistere som en væske ved stuetemperatur), ligesom naphthalen, en organisk forbindelse, der anvendes i mølkugler. Sublimering er også princippet bag frysetørrende mad.