Manchmal ist es leicht, die Bedeutung von Wörtern in der Wissenschaft zu erkennen, weil sie einige Aspekte ihrer Bedeutung mit dem alltäglichen Englisch teilen. Wissenschaftliche Konzepte wie Energie, Kraft und sogar natürliche Auslese sind meist Erweiterungen unseres allgemeinen Verständnisses und ihrer umgangssprachlichen Bedeutungen. Nicht so beim Sublimieren. Selbst wenn Sie die nicht-wissenschaftliche Bedeutung des Wortes kennen, hilft Ihnen dieses Wissen nicht, wenn es um seine Bedeutung in der Wissenschaft geht. In der Wissenschaft hat Sublimation mit dem Zweig der Physik und Chemie zu tun, der Thermodynamik genannt wird.
Aggregatzustände
Die meisten alltäglichen Stoffe existieren in einer von drei Hauptphasen oder -zuständen: fest, flüssig oder gasförmig. Materie kann Zustände ändern, ohne ihre Identität zu ändern. Eis, Wasser und Dampf sind beispielsweise alle H2O; Eis ist feste Phase H2O, Wasser ist flüssige Phase H2O und Dampf ist gasförmige Phase H2O. (Beachten Sie, dass die 2 in H2O ein tiefgestellter Index sein sollte.)
Phasenwechsel
Wir kennen bereits viele Phasenwechsel: Schmelzen ist der Übergang von fest zu flüssig; Kochen ist der Übergang von einer Flüssigkeit zu einem Gas; und Sublimation ist einfach der Übergang von einem Feststoff zu einem Gas.
Phasendiagramm
Wie wird ein Feststoff zu einem Gas? Durchläuft es die flüssige Phase sehr schnell? Transportiert es in eine höhere Dimension? Ein einfaches Phasendiagramm zeigt, dass der Sublimationsprozess viel weniger kompliziert ist. Bei bestimmten Temperaturen (ansteigend entlang der x-Achse) und Drücken (ansteigend entlang der y-Achse) existiert jede Substanz entweder in einer festen, flüssigen oder gasförmigen Phase. Um einen Feststoff durch Sublimation in ein Gas umzuwandeln, ohne Schmelzen und Sieden zu durchlaufen, muss der Druck gesenkt werden. Dann ist es möglich, die einzige Linie zwischen Festkörper und Gas zu überschreiten.
Latente Transformationswärme
Wenn Sie einem Feststoff Wärme hinzufügen, steigt die Temperatur, bis sie eine Linie im Phasendiagramm erreicht. Anstatt die Temperatur zu erhöhen, wird dann die gesamte Wärme zum Wechseln der Phase des Stoffes verwendet. Die dabei verwendete Wärme wird als latente Umwandlungswärme bezeichnet. Die Wärme, die verwendet wird, um einen Stoff von einem Feststoff in ein Gas zu verwandeln, wird als latente Sublimationswärme bezeichnet. Beim Übergang von fest zu gas wird Wärme aufgenommen, und (bei gleicher Masse des gleichen Stoffes) wird die gleiche Wärmemenge beim Übergang von gas zu fest (ein Vorgang, der als Abscheidung bezeichnet wird) freigesetzt.
Beispiele für Sublimation
Das vielleicht bekannteste Beispiel für Sublimation ist Trockeneis. Trockeneis ist festes Kohlendioxid, das bei Raumtemperatur zu Kohlendioxid in der Gasphase sublimiert. Jod kann sublimieren (obwohl es bei Raumtemperatur auch als Flüssigkeit vorliegen kann), ebenso wie Naphthalin, eine organische Verbindung, die in Mottenkugeln verwendet wird. Sublimation ist auch das Prinzip der Gefriertrocknung von Lebensmitteln.