Hva betyr sublimering i vitenskap?

Noen ganger er det lett å skjelne betydningen av ord i vitenskapen fordi de deler noen aspekter av betydningen deres med dagligdags engelsk. Vitenskapelige begreper som energi, kraft og til og med naturlig utvalg er for det meste utvidelser av vår felles forståelse og deres dagligdags betydning. Ikke slik for sublimering. Selv om du kjenner ordets ikke-vitenskapelige betydning, vil ikke den kunnskapen hjelpe deg når det gjelder betydningen i vitenskapen. I vitenskapen har sublimering å gjøre med grenen av fysikk og kjemi som kalles termodynamikk.

Mest dagligdags materie eksisterer i en av tre hovedfaser eller tilstander: fast, væske eller gass. Saken kan endre tilstander uten å endre identiteten. For eksempel er is, vann og damp alle H2O; is er fast fase H2O, vann er flytende fase H2O og damp er gassfase H2O. (Merk at 2 i H2O skal være et abonnement.)

Vi er kjent med mange faseendringer allerede: smelting er endringen fra et fast stoff til en væske; kokende er overgangen fra en væske til en gass; og sublimering er ganske enkelt endringen fra et fast stoff til en gass.

Hvordan endres en solid til en gass? Gjør det veldig raskt gjennom væskefasen? Transporterer den til en slags høyere dimensjon? Et enkelt fasediagram viser at prosessen med sublimering er mye mindre komplisert. Ved visse temperaturer (øker langs x-aksen) og trykk (øker langs y-aksen) vil hvert stoff eksistere i enten et fast stoff, en væske eller en gassfase. For å endre et fast stoff til en gass gjennom sublimering uten å smelte og koke, må trykket senkes. Da er det mulig å krysse enkeltlinjen mellom fast og gass.

Når du tilfører varme til et fast stoff, vil temperaturen stige til den når en linje på fasediagrammet. Så, i stedet for at temperaturen stiger, blir all varmen brukt til å endre stoffets fase. Varmen som brukes i den prosessen kalles den latente transformasjonsvarmen. Varmen som brukes til å endre et stoff fra et fast stoff til en gass kalles den latente sublimeringsvarmen. Varme absorberes i skiftet fra fast til gass, og (for samme masse av samme stoff) frigjøres samme mengde varme i skiftet tilbake fra gass til fast stoff (en prosess som kalles avsetning).

Kanskje det mest berømte eksemplet på sublimering er tørris. Tørris er fast karbondioksid som sublimerer til gassfase karbondioksid ved romtemperatur. Jod kan sublimere (selv om det også kan eksistere som en væske ved romtemperatur), som naftalen, en organisk forbindelse som brukes i møllkuler. Sublimering er også prinsippet bak frysetørking av mat.