מה פירוש סובלימציה במדע?

לפעמים קל להבחין במשמעות של מילים במדע מכיוון שהן חולקות היבט כלשהו של משמעויותיהן באנגלית היומיומית. מושגים מדעיים כמו אנרגיה, כוח ואפילו ברירה טבעית הם בעיקר הרחבות של ההבנה המשותפת שלנו ומשמעויותיהם השונות. לא כך לסובלימציה. גם אם אתה יודע את המשמעות הלא מדעית של המילה, ידע זה לא יעזור לך בכל הנוגע למשמעותה במדע. במדע סובלימציה קשורה לענף הפיזיקה והכימיה הנקרא תרמודינמיקה.

החומר היומיומי ביותר קיים באחד משלושה שלבים או מצבים עיקריים: מוצק, נוזלי או גז. חומר יכול לשנות מצבים מבלי לשנות את זהותו. לדוגמא, קרח, מים ואדים הם כולם H2O; קרח הוא שלב מוצק H2O, מים הם שלב H2O נוזלי וקיטור הוא שלב גז H2O. (שים לב שה -2 ב- H2O צריכות להיות כתובה.)

אנו מכירים כבר שינויים פאזיים רבים: התכה היא שינוי ממוצק לנוזל; רתיחה היא המעבר מנוזל לגז; וסובלימציה היא פשוט שינוי ממוצק לגז.

כיצד משתנה מוצק לגז? האם זה עובר את השלב הנוזלי מהר מאוד? האם זה עובר למימד גבוה יותר? תרשים פאזה פשוט מראה שתהליך הסובלימציה הרבה פחות מסובך. בטמפרטורות מסוימות (הגדלות לאורך ציר ה- X) ולחצים (הגדלת ציר ה- Y), כל חומר יתקיים בשלב מוצק, נוזלי או גז. כדי להחליף מוצק לגז באמצעות סובלימציה מבלי לעבור התכה ורתיחה, יש להוריד את הלחץ. אז אפשר לחצות את הגבול היחיד בין מוצק לגז.

כשמוסיפים חום למוצק, הטמפרטורה תעלה עד שתגיע לקו בתרשים הפאזה. ואז, במקום שהטמפרטורה עולה, כל החום משמש לשינוי שלב החומר. החום המשמש בתהליך זה נקרא חום טרנספורמציה סמוי. החום המשמש לשינוי חומר ממוצק לגז נקרא חום סמלי של סובלימציה. החום נספג בשינוי ממוצק לגז, (עבור אותה מסה של אותו חומר) אותה כמות חום משתחררת בשינוי חזרה מגז למוצק (תהליך הנקרא בתצהיר).

אולי הדוגמה המפורסמת ביותר לסובלימציה היא קרח יבש. קרח יבש הוא פחמן דו חמצני מוצק אשר סובלימציה לפחמן דו חמצני בשלב הגז בטמפרטורת החדר. יוד יכול להיות נשגב (למרות שהוא עשוי להתקיים גם כנוזל בטמפרטורת החדר), כמו גם נפתלין, תרכובת אורגנית המשמשת בכדורי עש. סובלימציה היא גם העיקרון שעומד מאחורי מזון לייבוש בהקפאה.