O que significa sublimação na ciência?

Às vezes, é fácil discernir o significado das palavras na ciência porque elas compartilham alguns aspectos de seus significados com o inglês do dia-a-dia. Conceitos científicos como energia, força e até mesmo seleção natural são principalmente extensões de nosso entendimento comum e seus significados coloquiais. Não é assim para a sublimação. Mesmo que você conheça o significado não científico da palavra, esse conhecimento não o ajudará no que se refere ao seu significado em ciência. Na ciência, a sublimação tem a ver com o ramo da física e da química chamado termodinâmica.

A maior parte da matéria cotidiana existe em uma das três fases ou estados principais: sólido, líquido ou gasoso. A matéria pode mudar de estado sem mudar sua identidade. Por exemplo, gelo, água e vapor são todos H2O; o gelo é a fase sólida H2O, a água é a fase líquida H2O e o vapor é a fase gasosa H2O. (Observe que 2 em H2O deve ser um subscrito.)

Já estamos familiarizados com muitas mudanças de fase: derretimento é a mudança de um sólido para um líquido; ebulição é a mudança de um líquido para um gás; e a sublimação é simplesmente a mudança de um sólido para um gás.

Como um sólido muda para um gás? Ele passa pela fase líquida muito rapidamente? Isso se transporta para algum tipo de dimensão superior? Um diagrama de fase simples mostra que o processo de sublimação é muito menos complicado. Em certas temperaturas (aumentando ao longo do eixo x) e pressões (aumentando ao longo do eixo y), cada substância existirá em uma fase sólida, líquida ou gasosa. Para transformar um sólido em um gás por sublimação, sem passar por fusão e ebulição, a pressão deve ser reduzida. Então, é possível cruzar a linha única entre sólido e gás.

Quando você adiciona calor a um sólido, a temperatura sobe até atingir uma linha no diagrama de fase. Então, em vez do aumento da temperatura, todo o calor é usado para mudar a fase da substância. O calor usado nesse processo é chamado de calor latente de transformação. O calor usado para transformar uma substância sólida em gasosa é denominado calor latente de sublimação. O calor é absorvido na mudança de sólido para gás e (para a mesma massa da mesma substância) a mesma quantidade de calor é liberada na mudança de volta de gás para sólido (um processo chamado deposição).

Talvez o exemplo mais famoso de sublimação seja o gelo seco. O gelo seco é dióxido de carbono sólido que se sublima em dióxido de carbono em fase gasosa à temperatura ambiente. O iodo pode sublimar (embora também possa existir na forma líquida à temperatura ambiente), assim como o naftaleno, um composto orgânico usado na naftalina. A sublimação também é o princípio por trás da liofilização dos alimentos.