Ko sublimācija nozīmē zinātnē?

Dažreiz ir viegli noteikt vārdu nozīmi zinātnē, jo viņi ar ikdienas angļu valodu dalās kādā no to nozīmes aspektiem. Zinātniskie jēdzieni, piemēram, enerģija, spēks un pat dabiskā atlase, galvenokārt ir mūsu kopējās izpratnes un to sarunvalodas nozīmes paplašinājumi. Ne jau sublimācijai. Pat ja jūs zināt vārda nezinātnisko nozīmi, šīs zināšanas jums nepalīdzēs, ja runa ir par tā nozīmi zinātnē. Zinātnē sublimācija ir saistīta ar fizikas un ķīmijas nozari, ko sauc par termodinamiku.

Lielākā daļa ikdienas lietu pastāv vienā no trim galvenajām fāzēm vai stāvokļiem: cietā, šķidrā vai gāzveida. Matērija var mainīt stāvokļus, nemainot savu identitāti. Piemēram, ledus, ūdens un tvaiks ir visi H2O; ledus ir cietā fāze H2O, ūdens ir šķidrā fāze H2O un tvaiks ir gāzes fāze H2O. (Ņemiet vērā, ka 2 H2O jābūt apakš indeksam.)

Mēs jau esam iepazinušies ar daudzām fāžu izmaiņām: kušana ir pāreja no cietas uz šķidrumu; vārīšanās ir pāreja no šķidruma uz gāzi; un sublimācija ir vienkārši pāreja no cietas uz gāzi.

Kā cietā viela mainās uz gāzi? Vai tas ļoti ātri iziet cauri šķidrajai fāzei? Vai tas pārvietojas uz kaut kādu augstāku dimensiju? Vienkārša fāžu diagramma parāda, ka sublimācijas process ir daudz mazāk sarežģīts. Noteiktās temperatūrās (pieaugot pa x asi) un spiedienos (palielinoties gar y asi), katra viela pastāvēs vai nu cietā, šķidrā vai gāzes fāzē. Lai cietvielu mainītu uz gāzi sublimācijas ceļā, neizkausējot un nevārot, spiediens ir jāsamazina. Tad ir iespējams šķērsot vienu līniju starp cieto un gāzi.

Pievienojot cietai daļai siltumu, temperatūra paaugstināsies, līdz tā sasniegs fāzes diagrammas līniju. Tad temperatūras paaugstināšanās vietā visas siltums tiek izmantots vielas fāzes maiņai. Šajā procesā izmantoto siltumu sauc par latento transformācijas siltumu. Siltumu, ko izmanto vielas nomaiņai no cietas uz gāzi, sauc par latento sublimācijas siltumu. Siltums tiek absorbēts, mainoties no cietās vielas uz gāzi, un (tai pašai vielas vienai un tai pašai masai) pārejot no gāzes uz cietu, tiek atbrīvots vienāds siltuma daudzums (procesu sauc par nogulsnēšanos).

Varbūt slavenākais sublimācijas piemērs ir sausais ledus. Sausais ledus ir ciets oglekļa dioksīds, kas istabas temperatūrā sublimējas par gāzes fāzes oglekļa dioksīdu. Jods var cildens (kaut arī tas var pastāvēt arī kā šķidrums istabas temperatūrā), tāpat kā naftalīns - organiskais savienojums, ko izmanto naftalīnos. Sublimācija ir arī princips, kas saistīts ar pārtikas produktu sasaldēšanu.