Kaj pomeni sublimacija v znanosti?

Včasih je zlahka razbrati pomen besed v znanosti, ker delijo nekatere vidike njihovega pomena z vsakdanjo angleščino. Znanstveni koncepti, kot so energija, sila in celo naravna selekcija, so večinoma razširitve našega skupnega razumevanja in njihovih pogovornih pomenov. Za sublimacijo ni tako. Tudi če poznate neznanstveni pomen besede, vam to znanje ne bo pomagalo, ko gre za njegov pomen v znanosti. V znanosti je sublimacija povezana s fiziko in kemijo, ki se imenuje termodinamika.

Večina vsakdanje snovi obstaja v eni od treh glavnih faz ali stanj: trdna snov, tekočina ali plin. Materija lahko spreminja stanja, ne da bi spremenila svojo identiteto. Na primer, led, voda in para so H2O; led je trdna faza H2O, voda je tekoča faza H2O in para je plinska faza H2O. (Upoštevajte, da mora biti 2 v H2O indeks.)

Že zdaj poznamo številne fazne spremembe: taljenje je sprememba trdne snovi v tekočino; vrenje je sprememba tekočine v plin; in sublimacija je preprosto sprememba trdne snovi v plin.

Kako se trdna snov spremeni v plin? Ali zelo hitro prehaja skozi tekočo fazo? Ali prenaša v neke višje dimenzije? Preprost fazni diagram kaže, da je postopek sublimacije veliko manj zapleten. Pri določenih temperaturah (naraščajoče vzdolž osi x) in tlakih (naraščajoče vzdolž osi y) bo vsaka snov obstajala bodisi v trdni, tekoči ali plinski fazi. Če želite trdno snov pretvoriti v plin s sublimacijo, ne da bi se talilo in vrelo, je treba tlak znižati. Potem je mogoče prečkati enojno črto med trdnim in plinom.

Ko trdnemu telesu dodate toploto, se temperatura dviguje, dokler ne doseže črte na faznem diagramu. Nato se namesto dviga temperature vsa toplota porabi za spreminjanje faze snovi. Toplota, uporabljena v tem procesu, se imenuje latentna toplota pretvorbe. Toplota, s katero se snov spremeni iz trdne snovi v plin, se imenuje latentna toplota sublimacije. Toplota se absorbira pri spremembi trdne snovi v plin in pri enaki masi iste snovi se pri spremembi iz plina v trdno snov sprosti enaka količina toplote (postopek, imenovan odlaganje).

Morda najbolj znan primer sublimacije je suh led. Suh led je trdni ogljikov dioksid, ki se pri sobni temperaturi sublimira v ogljikov dioksid v plinski fazi. Jod lahko sublimira (čeprav lahko obstaja tudi kot tekočina pri sobni temperaturi), prav tako naftalen, organska spojina, ki se uporablja v naftalinu. Sublimacija je tudi načelo zamrzovalnega sušenja hrane.