¿Qué significa la sublimación en la ciencia?

A veces, es fácil discernir el significado de las palabras en la ciencia porque comparten algunos aspectos de sus significados con el inglés cotidiano. Los conceptos científicos como energía, fuerza e incluso selección natural son en su mayoría extensiones de nuestro entendimiento común y sus significados coloquiales. No es así para la sublimación. Incluso si conoces el significado no científico de la palabra, ese conocimiento no te ayudará cuando se trata de su significado en la ciencia. En ciencia, la sublimación tiene que ver con la rama de la física y la química llamada termodinámica.

La mayor parte de la materia cotidiana existe en una de las tres fases o estados principales: sólido, líquido o gaseoso. La materia puede cambiar de estado sin cambiar su identidad. Por ejemplo, el hielo, el agua y el vapor son todos H2O; el hielo es H2O en fase sólida, el agua es H2O en fase líquida y el vapor es H2O en fase gaseosa. (Tenga en cuenta que el 2 en H2O debe ser un subíndice).

Ya estamos familiarizados con muchos cambios de fase: la fusión es el cambio de un sólido a un líquido; ebullición es el cambio de un líquido a un gas; y la sublimación es simplemente el cambio de un sólido a un gas.

¿Cómo se transforma un sólido en gas? ¿Pasa por la fase líquida muy rápidamente? ¿Se transporta a algún tipo de dimensión superior? Un diagrama de fases simple muestra que el proceso de sublimación es mucho menos complicado. A ciertas temperaturas (aumentando a lo largo del eje x) y presiones (aumentando a lo largo del eje y), cada sustancia existirá en una fase sólida, líquida o gaseosa. Para convertir un sólido en un gas mediante la sublimación sin pasar por la fusión y la ebullición, se debe reducir la presión. Entonces es posible cruzar la línea única entre sólido y gas.

Cuando agrega calor a un sólido, la temperatura aumentará hasta alcanzar una línea en el diagrama de fases. Entonces, en lugar de que la temperatura aumente, todo el calor se usa para cambiar la fase de la sustancia. El calor utilizado en ese proceso se denomina calor latente de transformación. El calor utilizado para cambiar una sustancia de un sólido a un gas se denomina calor latente de sublimación. El calor se absorbe en el cambio de sólido a gas y (para la misma masa de la misma sustancia) se libera la misma cantidad de calor en el cambio de gas a sólido (un proceso llamado deposición).

Quizás el ejemplo más famoso de sublimación sea el hielo seco. El hielo seco es dióxido de carbono sólido que se sublima a dióxido de carbono en fase gaseosa a temperatura ambiente. El yodo puede ser sublime (aunque también puede existir como líquido a temperatura ambiente), al igual que la naftaleno, un compuesto orgánico utilizado en las bolas de naftalina. La sublimación es también el principio detrás de la liofilización de alimentos.