Τι σημαίνει εξάχνωση στην επιστήμη;

Μερικές φορές, είναι εύκολο να διακρίνουμε την έννοια των λέξεων στην επιστήμη, επειδή μοιράζονται κάποια πτυχή των εννοιών τους με τα καθημερινά αγγλικά. Οι επιστημονικές έννοιες όπως η ενέργεια, η δύναμη και ακόμη και η φυσική επιλογή αποτελούν κυρίως επέκταση της κοινής μας κατανόησης και των συνομιλιών τους. Όχι έτσι για εξάχνωση. Ακόμα κι αν γνωρίζετε τη μη επιστημονική έννοια της λέξης, αυτή η γνώση δεν θα σας βοηθήσει όταν πρόκειται για τη σημασία της στην επιστήμη. Στην επιστήμη, η εξάχνωση έχει να κάνει με τον κλάδο της φυσικής και της χημείας που ονομάζεται θερμοδυναμική.

Οι περισσότερες καθημερινές ύλες υπάρχουν σε μία από τις τρεις κύριες φάσεις ή καταστάσεις: στερεά, υγρά ή αέρια. Το θέμα μπορεί να αλλάξει καταστάσεις χωρίς να αλλάξει την ταυτότητά του. Για παράδειγμα, ο πάγος, το νερό και ο ατμός είναι όλα H2O. ο πάγος είναι στερεή φάση H2O, το νερό είναι υγρή φάση H2O και ο ατμός είναι αέρια φάση H2O. (Σημειώστε ότι το 2 σε H2O πρέπει να είναι συνδρομητής.)

Είμαστε ήδη εξοικειωμένοι με πολλές αλλαγές φάσης: η τήξη είναι η αλλαγή από ένα στερεό σε ένα υγρό. βρασμός είναι η αλλαγή από υγρό σε αέριο. και η εξάχνωση είναι απλώς η αλλαγή από ένα στερεό σε ένα αέριο.

Πώς μια σταθερή αλλαγή σε αέριο; Περνάει πολύ γρήγορα από την υγρή φάση; Μεταφέρει σε κάποιο είδος υψηλότερης διάστασης; Ένα απλό διάγραμμα φάσης δείχνει ότι η διαδικασία εξάχνωσης είναι πολύ λιγότερο περίπλοκη. Σε ορισμένες θερμοκρασίες (αυξάνονται κατά μήκος του άξονα Χ) και πιέσεις (αυξάνονται κατά μήκος του άξονα γ), κάθε ουσία θα υπάρχει είτε σε στερεά, σε υγρή ή σε αέρια φάση. Για να αλλάξετε ένα στερεό σε αέριο μέσω εξάχνωσης χωρίς να λιώσετε και να βράσετε, η πίεση πρέπει να μειωθεί. Τότε είναι δυνατόν να διασχίσουμε τη μονή γραμμή μεταξύ στερεού και αερίου.

Όταν προσθέτετε θερμότητα σε ένα στερεό, η θερμοκρασία θα αυξηθεί έως ότου φτάσει μια γραμμή στο διάγραμμα φάσης. Στη συνέχεια, αντί της αύξησης της θερμοκρασίας, όλη η θερμότητα χρησιμοποιείται για την αλλαγή της φάσης της ουσίας. Η θερμότητα που χρησιμοποιείται σε αυτή τη διαδικασία ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα μετασχηματισμού. Η θερμότητα που χρησιμοποιείται για την αλλαγή μιας ουσίας από ένα στερεό σε αέριο ονομάζεται λανθάνουσα θερμότητα εξάχνωσης. Η θερμότητα απορροφάται από την αλλαγή από στερεό σε αέριο και (για την ίδια μάζα της ίδιας ουσίας) η ίδια ποσότητα θερμότητας απελευθερώνεται στην αλλαγή από το αέριο σε στερεό (μια διαδικασία που ονομάζεται απόθεση).

Ίσως το πιο διάσημο παράδειγμα εξάχνωσης είναι ο ξηρός πάγος. Ο ξηρός πάγος είναι στερεό διοξείδιο του άνθρακα το οποίο εξαχνώνεται σε διοξείδιο του άνθρακα σε αέρια φάση σε θερμοκρασία δωματίου. Το ιώδιο μπορεί να εξαφανιστεί (παρόλο που μπορεί επίσης να υπάρχει ως υγρό σε θερμοκρασία δωματίου), όπως και το ναφθαλίνιο, μια οργανική ένωση που χρησιμοποιείται στα mothballs. Η εξάχνωση είναι επίσης η αρχή πίσω από τα τρόφιμα που στεγνώνουν με κατάψυξη.