რას ნიშნავს სუბლიმაცია მეცნიერებაში?

ზოგჯერ, მეცნიერებაში სიტყვების მნიშვნელობის გარჩევა ადვილია, რადგან ისინი თავიანთი მნიშვნელობის ზოგიერთ ასპექტს უზიარებენ ყოველდღიურ ინგლისურს. სამეცნიერო ცნებები, როგორიცაა ენერგია, ძალა და ბუნებრივი შერჩევაც, ძირითადად, ჩვენი საერთო გაგებისა და მათი სასაუბრო მნიშვნელობების გაფართოებაა. ასე არ არის სუბლიმაციისთვის. მაშინაც კი, თუ იცით ამ სიტყვის არამეცნიერული მნიშვნელობა, ეს ცოდნა არ დაგეხმარებათ, როდესაც საქმე მეცნიერებაში მოდის. მეცნიერებაში სუბლიმაციას უკავშირდება ფიზიკისა და ქიმიის ის დარგი, რომელსაც თერმოდინამიკა ეწოდება.

ყოველდღიური მატერიის უმეტესობა არსებობს სამი ძირითადი ფაზიდან ან მდგომარეობიდან ერთში: მყარი, თხევადი ან გაზი. მატერიას შეუძლია შეცვალოს მდგომარეობა მისი იდენტურობის შეცვლის გარეშე. მაგალითად, ყინული, წყალი და ორთქლი არის H2O; ყინული არის მყარი ფაზა H2O, წყალი არის თხევადი ფაზა H2O და ორთქლი არის გაზის ფაზა H2O. (გაითვალისწინეთ, რომ H2O– ში 2 უნდა იყოს გამომწერი.)

ჩვენთვის უკვე ცნობილია მრავალი ფაზის ცვლილება: დნობა არის მყარიდან თხევადი ცვლილება; დუღილი არის თხევადიდან გაზის შეცვლა; და სუბლიმაცია უბრალოდ მყარიდან გაზის შეცვლაა.

როგორ ხდება მყარი ცვლილება გაზში? თხევად ფაზას გადის ძალიან სწრაფად? ტრანსპორტირდება იგი რაიმე სახის უფრო მაღალ განზომილებაში? მარტივი ფაზური დიაგრამა გვიჩვენებს, რომ სუბლიმაციის პროცესი გაცილებით რთულია. გარკვეულ ტემპერატურაზე (იზრდება x ღერძის გასწვრივ) და წნევაზე (იზრდება y ღერძის გასწვრივ), თითოეული ნივთიერება იარსებებს მყარ, თხევად ან გაზის ფაზაში. სუბლიმაციის გზით მყარი აირის შესაცვლელად, დნობისა და დუღილის გავლის გარეშე, წნევა უნდა შემცირდეს. შემდეგ შესაძლებელია მყარი და გაზის ერთი ხაზის გადაკვეთა.

როდესაც მყარს დაამატებთ სითბოს, ტემპერატურა მოიმატებს მანამ, სანამ მიაღწევს ხაზის ფაზურ დიაგრამას. ამის შემდეგ, ტემპერატურის ზრდის ნაცვლად, მთელი სითბო გამოიყენება ნივთიერების ფაზის შეცვლისას. ამ პროცესში გამოყენებულ სითბოს ტრანსფორმაციის ფარული სითბო ეწოდება. სითბოს, რომელიც გამოიყენება ნივთიერების მყარიდან გაზად გადასაკეთებლად, სუბლიმაციის ლატენტურ სითბოს უწოდებენ. სითბო შეიწოვება მყარიდან გაზში და (იგივე ნივთიერების იგივე მასისთვის) იგივე რაოდენობის სითბო გამოიყოფა გაზიდან მყარად შეცვლისას (პროცესი ეწოდება დეპონირებას).

სუბლიმაციის ალბათ ყველაზე ცნობილი მაგალითია მშრალი ყინული. მშრალი ყინული არის მყარი ნახშირორჟანგი, რომელიც აძლიერებს გაზის ფაზის ნახშირორჟანგს ოთახის ტემპერატურაზე. იოდს შეუძლია ამაღლებული იყოს (მიუხედავად იმისა, რომ იგი შეიძლება სითხის სახითაც არსებობდეს ოთახის ტემპერატურაზე), ისევე როგორც ნაფტალინი, ორგანული ნაერთი, რომელიც გამოიყენება თათებში. Sublimation ასევე არის პრინციპი საყინულეში გასაშრობად საკვების მიღებაში.