科学において昇華とはどういう意味ですか?

科学における単語の意味は、日常の英語と意味の一部を共有しているため、簡単に見分けられる場合があります。 エネルギー、力、さらには自然淘汰などの科学的概念は、ほとんどの場合、私たちの共通の理解とその口語的な意味の延長です。 昇華についてはそうではありません。 あなたがその単語の非科学的な意味を知っていたとしても、その知識は科学におけるその意味に関してはあなたを助けません。 科学では、昇華は熱力学と呼ばれる物理学と化学の分野と関係があります。

物質の状態

ほとんどの日常的な物質は、固体、液体、気体の3つの主要な段階または状態のいずれかに存在します。 物質は、そのアイデンティティを変更せずに状態を変更できます。 たとえば、氷、水、蒸気はすべてH2Oです。 氷は固相H2O、水は液相H2O、蒸気は気相H2Oです。 (H2Oの2は下付き文字である必要があることに注意してください。)

フェーズの変更

私たちはすでに多くの相変化に精通しています。融解は固体から液体への変化です。 沸騰は液体から気体への変化です。 昇華とは、単に固体から気体への変化です。

状態図

固体はどのように気体に変化しますか? それは液相を非常に速く通過しますか? それはある種のより高い次元に輸送されますか? 単純な状態図は、昇華のプロセスがはるかに簡単であることを示しています。 特定の温度(x軸に沿って増加)および圧力(y軸に沿って増加)では、各物質は固相、液相、または気相のいずれかで存在します。 昇華により、溶融や沸騰を起こさずに固体を気体に変えるには、圧力を下げる必要があります。 そうすれば、固体と気体の間の単一の線を越えることが可能です。

潜熱の変化

固体に熱を加えると、状態図の線に達するまで温度が上昇します。 次に、温度が上昇する代わりに、すべての熱が物質の相を変化させるために使用されます。 その過程で使用される熱は、変態潜熱と呼ばれます。 物質を固体から気体に変えるために使用される熱は、昇華潜熱と呼ばれます。 熱は固体から気体への変化で吸収され、(同じ物質の同じ質量の場合)気体から固体への変化(堆積と呼ばれるプロセス)で同じ量の熱が放出されます。

昇華の例

おそらく最も有名な昇華の例はドライアイスです。 ドライアイスは、室温で気相二酸化炭素に昇華する固体二酸化炭素です。 ヨウ素は、モスボールに使用される有機化合物であるナフタレンと同様に、昇華する可能性があります(室温で液体として存在する場合もあります)。 昇華は、食品の凍結乾燥の背後にある原理でもあります。

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