I dag skal vi tale om en af de termodynamiske processer, der normalt forekommer i naturen. Det handler om omvendt sublimering. Det sker, når der sker en eksoterm tilstandsændring fra en gas til et fast stof uden først at blive omdannet af dets flydende fase. Det har andre navne såsom regressiv sublimering eller deposition.
I denne artikel vil vi fortælle dig alle karakteristika, hvordan det sker, og hvor vigtigt omvendt sublimering er.
Vigtigste funktioner
Det er en eksoterm proces, da de gasformige partikler skal miste energi i form af varme og give den til miljøet. På denne måde opnås det, at produktet af denne reaktion har mindre energi end reaktanterne. På en sådan måde, at det køler ned nok til der kan danne krystaller, størkne eller fryse på en overflade. Denne omvendte sublimeringsproces kan ses, hvor der er en tilstrækkelig isagtig overflade, så krystaller kan afsættes direkte på den.
Når vi taler om aflejring, henviser vi ikke til det faktum, at partiklerne afsættes fra gasfasen uden faktisk at fugte overfladen. Normalt finder vi omvendte sublimeringsfænomener på iskolde genstande såsom frost, der afsættes på bladene om vinteren. Vi kan opdage denne aflejring, da den er dannet af et tyndt lag krystaller, skønt det også kan være et tilsyneladende støv eller ler.
Takket være kontrollen med denne proces Nye flerlagsmaterialer kan opnås, hvor hvert lag består af et specifikt fast stof, der afsættes ved både fysiske og kemiske processer.
Rollen som omvendt sublimering
Det er, som navnet antyder, en sammensat processublimering. Det starter ikke med at fordampe et fast stof, men fra en gas, der størkner eller fryser. Det kan være ganske overraskende at tænke, at en gas kan afkøles i en sådan grad, at den ikke engang behøver at passere igennem, den har været flydende i første omgang.
Lad os se, hvad overfladens rolle har i omvendt sublimering. Når en gas er stærkt uordnet og diffus, begynder den at omarrangere sine oplysninger og etablere sig som et fast stof, når temperaturen falder. Denne omlægning er termodynamisk vanskelig at gennemføre. Og det er, at det har brug for en type støtte, der er i stand til at modtage gaspartiklerne, så de kan koncentreres. Når partiklerne er koncentreret, kan de interagere med hinanden for at udveksle varme med den koldere overflade.
Sådan mister de energi takket være overfladen, der fungerer som en varmeveksler. Når partiklerne udveksler varme med den koldere overflade, sænkes de, og de første krystallinske kerner dannes. Disse kerner tjener, så andre grupper af partikler og resten af den omgivende gas kan deponeres. Takket være denne struktur kan omvendt sublimering begynde at dannes. Slutresultatet af denne proces er, at der dannes et fast krystallag på overfladen.
Betingelser for omvendt sublimering at forekomme
For at denne proces kan finde sted, skal der først og fremmest være flere betingelser. Den første er, at overfladen af kontakt med partiklerne skal have en temperatur under dens frysepunkt. Det betyder at gassen skal underkøles på en sådan måde, at så snart den berører overfladen, kan al dens stabilitet forstyrres.
På den anden side, hvis overfladen er kølig nok, kan gassens høje temperatur overføres hurtigere for at få alle partiklerne til at tilpasse sig strukturen på overfladen. Der er forskellige omvendte sublimeringsmetoder, hvor kontaktoverfladen ikke engang behøver at være kold for at der kan opstå en reaktion. I teknologiindustrien udføres der meget arbejde med denne proces, og det kaldes kemisk dampaflejring ved forbrænding.
Eksempler
Vi vil se, hvilke er de vigtigste eksempler på denne type proces. Når vi tager en øl ud af køleskabet, er glasset overtrukket med hvidt. Og det er, at flasken har en tilstrækkelig overflade, så vanddampmolekylerne kolliderer og hurtigt mister al energien. Hvis glasset, der dækker ølen, er sort, vil den hvide farve være meget mere mærkbar. Vi kan rive med en fingernegl for at se, at dampen er blevet fast.
Nogle gange er denne proces det sådan at ølen bliver dækket af en hvid frost. Effekten varer i kort tid, da det i løbet af få minutter kondenserer og bliver fugtigt i hånden.
Et andet eksempel er frost. Som det forekommer på ølflaskens vægge, har frosten, der afsættes på de indre vægge i nogle køleskabe, også denne proces. Disse lag af iskrystaller kan også ses i fin tun på jordoverfladen. Det er en fryse, der ikke falder ned fra himlen som sne gør. Luften er simpelthen så kold, at når den rammer overfladen af planterne, fryser den direkte. De går fra en gasformig tilstand til en solid tilstand.
Fysisk og kemisk aflejring
Indtil videre har vi kun talt om vand. Det kan dog også forekomme med andre stoffer eller forbindelser. Lad os antage, at vi har et kammer, hvor der er gasformige guldpartikler. Her kan vi introducere et iskoldt og modstandsdygtigt objekt, og lag af guld vil blive deponeret på dette objekt. Det samme ville ske med andre metaller eller forbindelser, så længe der ikke kræves en stigning i tryk for at være i stand til at skabe et vakuum.
På den anden side har vi kemisk aflejring. Hvis der er en kemisk reaktion mellem gassen og overfladen, er det en kemisk aflejring. Dette bruges almindeligvis til polymercoating i industrien. Takket være kemisk aflejring behandles overflader som diamant, wolfram, nitrider, carbider, silicium, grafen osv.
Som du kan se, er omvendt sublimering en naturlig proces, som mennesker drager fordel af til forskellige anvendelser i industrien. Jeg håber, at du med disse oplysninger kan lære mere om omvendt sublimering, og hvordan det sker.