การระเหิดหมายถึงอะไรในวิทยาศาสตร์?

บางครั้ง การแยกแยะความหมายของคำในวิทยาศาสตร์เป็นเรื่องง่าย เพราะพวกเขาแบ่งปันความหมายบางแง่มุมกับภาษาอังกฤษในชีวิตประจำวัน แนวคิดทางวิทยาศาสตร์ เช่น พลังงาน พลัง และแม้แต่การคัดเลือกโดยธรรมชาติ ส่วนใหญ่เป็นการขยายความเข้าใจร่วมกันของเราและความหมายทางภาษา ไม่เช่นนั้นสำหรับการระเหิด แม้ว่าคุณจะรู้ความหมายที่ไม่ใช่ตามหลักวิทยาศาสตร์ของคำนั้น ความรู้นั้นก็ไม่ช่วยอะไรคุณเมื่อพูดถึงความหมายในทางวิทยาศาสตร์ ในทางวิทยาศาสตร์ การระเหิดเกี่ยวข้องกับสาขาฟิสิกส์และเคมีที่เรียกว่าเทอร์โมไดนามิกส์

สสารในชีวิตประจำวันส่วนใหญ่มีอยู่ในหนึ่งในสามเฟสหรือสถานะหลัก: ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ สสารสามารถเปลี่ยนสถานะได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนเอกลักษณ์ ตัวอย่างเช่น น้ำแข็ง น้ำ และไอน้ำล้วนเป็น H2O น้ำแข็งเป็นสถานะของแข็ง H2O น้ำเป็นของเหลวในสถานะ H2O และไอน้ำเป็นก๊าซ H2O (โปรดทราบว่า 2 ใน H2O ควรเป็นตัวห้อย)

เราคุ้นเคยกับการเปลี่ยนแปลงเฟสหลายอย่างแล้ว การหลอมเหลวคือการเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว การเดือดคือการเปลี่ยนจากของเหลวเป็นแก๊ส และการระเหิดเป็นเพียงการเปลี่ยนจากของแข็งเป็นก๊าซ

ของแข็งเปลี่ยนเป็นแก๊สได้อย่างไร? มันผ่านเฟสของเหลวเร็วมากหรือไม่? มันขนส่งไปยังมิติที่สูงกว่าบางประเภทหรือไม่? แผนภาพเฟสอย่างง่ายแสดงให้เห็นว่ากระบวนการของการระเหิดนั้นซับซ้อนน้อยกว่ามาก ที่อุณหภูมิหนึ่ง (เพิ่มขึ้นตามแกน x) และความดัน (เพิ่มขึ้นตามแกน y) สารแต่ละชนิดจะมีอยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ในการเปลี่ยนของแข็งเป็นก๊าซผ่านการระเหิดโดยไม่ผ่านการหลอมและการเดือด ความดันจะต้องลดลง จากนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะข้ามเส้นเดียวระหว่างของแข็งกับก๊าซ

เมื่อคุณเพิ่มความร้อนให้กับของแข็ง อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจนถึงเส้นบนไดอะแกรมเฟส จากนั้นแทนที่จะใช้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ความร้อนทั้งหมดจะถูกนำมาใช้ในการเปลี่ยนเฟสของสาร ความร้อนที่ใช้ในกระบวนการนั้นเรียกว่าความร้อนแฝงของการเปลี่ยนแปลง ความร้อนที่ใช้ในการเปลี่ยนสารจากของแข็งเป็นก๊าซเรียกว่าความร้อนแฝงของการระเหิด ความร้อนถูกดูดซับในการเปลี่ยนแปลงจากของแข็งเป็นก๊าซ และ (สำหรับมวลเดียวกันของสารเดียวกัน) ความร้อนปริมาณเท่ากันจะถูกปลดปล่อยออกมาในการเปลี่ยนแปลงกลับจากก๊าซเป็นของแข็ง (กระบวนการที่เรียกว่าการสะสม)

บางทีตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดของการระเหิดคือน้ำแข็งแห้ง น้ำแข็งแห้งคือคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็งซึ่งระเหยกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิห้อง ไอโอดีนสามารถประเสริฐ (แม้ว่ามันอาจจะมีอยู่ในรูปของเหลวที่อุณหภูมิห้อง) เช่นเดียวกับแนฟทาลีน สารประกอบอินทรีย์ที่ใช้ในลูกเหม็น การระเหิดยังเป็นหลักการที่อยู่เบื้องหลังอาหารแห้งเยือกแข็ง