Σήμερα πρόκειται να μιλήσουμε για μια από τις θερμοδυναμικές διεργασίες που συμβαίνει συνήθως στη φύση. Είναι για το αντίστροφη εξάχνωση. Εμφανίζεται όταν μια εξώθερμη αλλαγή κατάστασης συμβαίνει από ένα αέριο σε ένα στερεό χωρίς να μετατραπεί πρώτα από την υγρή του φάση. Έχει άλλα ονόματα όπως οπισθοδρομικός εξάχνωση ή εναπόθεση.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε όλα τα χαρακτηριστικά, πώς συμβαίνει και πόσο σημαντική είναι η αντίστροφη εξάχνωση.
Κύρια χαρακτηριστικά
Είναι μια εξώθερμη διαδικασία αφού τα αέρια σωματίδια πρέπει να χάσουν ενέργεια με τη μορφή θερμότητας και να την δώσουν στο περιβάλλον. Με αυτόν τον τρόπο, επιτυγχάνεται ότι το προϊόν αυτής της αντίδρασης έχει λιγότερη ενέργεια από εκείνη των αντιδρώντων. Με τέτοιο τρόπο ώστε να κρυώνει αρκετά που μπορούν να σχηματίσουν κρύσταλλους, να στερεοποιήσουν ή να παγώσουν σε μια επιφάνεια. Αυτή η διαδικασία αντίστροφης εξάχνωσης μπορεί να φανεί όπου υπάρχει μια αρκετά παγωμένη επιφάνεια έτσι ώστε οι κρύσταλλοι να μπορούν να εναποτίθενται απευθείας σε αυτήν.
Όταν μιλάμε για εναπόθεση δεν αναφερόμαστε στο γεγονός ότι τα σωματίδια εναποτίθενται από την αέρια φάση χωρίς να διαβρέχονται πραγματικά η επιφάνεια. Κανονικά βρίσκουμε τα φαινόμενα της αντίστροφης εξάχνωσης σε παγωμένα αντικείμενα όπως ο παγετός που εναποτίθεται στα φύλλα κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Μπορούμε να εντοπίσουμε αυτήν την εναπόθεση αφού σχηματίζεται από ένα λεπτό στρώμα κρυστάλλων, αν και μπορεί επίσης να είναι μια φαινομενική σκόνη ή πηλό.
Χάρη στον έλεγχο αυτής της διαδικασίας Νέα υλικά πολλαπλών στρώσεων μπορούν να ληφθούν όταν κάθε στρώμα αποτελείται από ένα συγκεκριμένο στερεό που εναποτίθεται τόσο από φυσικές όσο και από χημικές διεργασίες.
Ο ρόλος της αντίστροφης εξάχνωσης
Είναι, όπως υποδηλώνει το όνομά του, μια εξάχνωση σύνθετων διεργασιών. Δεν ξεκινά από ένα στερεό που εξατμίζεται, αλλά από ένα αέριο που στερεοποιείται ή παγώνει. Μπορεί να είναι αρκετά περίεργο να σκεφτεί κανείς ότι ένα αέριο μπορεί να ψυχθεί σε τέτοιο βαθμό που δεν χρειάζεται καν να περάσει από αυτό, αφού ήταν υγρό.
Ας δούμε ποιος είναι ο ρόλος της επιφάνειας στην αντίστροφη εξάχνωση. Όταν ένα αέριο είναι πολύ διαταραγμένο και διάχυτο, αρχίζει να αναδιατάσσει τα στοιχεία του και να καθιερώνεται ως ένα στερεό όταν πέφτουν οι θερμοκρασίες. Αυτή η αναδιάταξη είναι θερμοδυναμικά δύσκολη. Και είναι ότι χρειάζεται ένα είδος υποστήριξης που είναι ικανό να δέχεται τα σωματίδια αερίου έτσι ώστε να μπορούν να συγκεντρωθούν. Μόλις τα σωματίδια συμπυκνωθούν, μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους για να ανταλλάξουν θερμότητα με την ψυχρότερη επιφάνεια.
Έτσι χάνουν ενέργεια χάρη στην επιφάνεια που λειτουργεί ως εναλλάκτης θερμότητας. Καθώς τα σωματίδια ανταλλάσσουν θερμότητα με την ψυχρότερη επιφάνεια, επιβραδύνονται και σχηματίζονται οι πρώτοι κρυσταλλικοί πυρήνες. Αυτοί οι πυρήνες χρησιμεύουν έτσι ώστε να μπορούν να εναποτίθενται άλλες ομάδες σωματιδίων και το υπόλοιπο περιβάλλοντα αέριο. Χάρη σε αυτήν τη δομή, μπορεί να αρχίσει να σχηματίζεται αντίστροφη εξάχνωση. Το τελικό αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας είναι ότι ένα στερεό κρύσταλλο στρώμα σχηματίζεται στην επιφάνεια.
Συνθήκες για την ανάστροφη εξάχνωση
Για να πραγματοποιηθεί αυτή η διαδικασία, πρώτα απ 'όλα, πρέπει να υπάρχουν αρκετές προϋποθέσεις. Το πρώτο είναι ότι η επιφάνεια επαφής με τα σωματίδια πρέπει να έχει θερμοκρασία κάτω από το σημείο πήξης. Αυτό σημαίνει ότι το αέριο πρέπει να ψύχεται με τέτοιο τρόπο ώστε μόλις αγγίζει την επιφάνεια, να διαταράσσεται όλη η σταθερότητά του.
Από την άλλη πλευρά, εάν η επιφάνεια είναι αρκετά κρύα, η υψηλή θερμοκρασία του αερίου μπορεί να μεταφερθεί πιο γρήγορα για να κάνει όλα τα σωματίδια να προσαρμοστούν στη δομή της επιφάνειας. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι αντίστροφης εξάχνωσης όπου η επιφάνεια επαφής δεν χρειάζεται καν να είναι κρύα για να εμφανιστεί μια αντίδραση. Στη βιομηχανία της τεχνολογίας, πολλή δουλειά γίνεται με αυτήν τη διαδικασία και ονομάζεται εναπόθεση χημικών ατμών με καύση.
Παραδείγματα
Θα δούμε ποια είναι τα κύρια παραδείγματα αυτού του τύπου διαδικασίας. Όταν βγάζουμε μια μπύρα από το ψυγείο, το ποτήρι επικαλύπτεται σε λευκό. Και είναι ότι η φιάλη προσφέρει επαρκή επιφάνεια έτσι ώστε τα μόρια υδρατμών να συγκρούονται και να χάνουν όλη την ενέργεια γρήγορα. Εάν το ποτήρι που καλύπτει την μπύρα είναι μαύρο, το λευκό χρώμα θα είναι πολύ πιο αισθητό. Μπορούμε να σκίσουμε με ένα νύχι για να δούμε ότι ο ατμός έχει γίνει συμπαγής.
Μερικές φορές αυτή η διαδικασία είναι έτσι ώστε η μπύρα να καλύπτεται από ένα λευκό παγετό. Το εφέ διαρκεί για μικρό χρονικό διάστημα αφού καθώς περνούν λίγα λεπτά συμπυκνώνεται και γίνεται υγρό στο χέρι.
Ένα άλλο παράδειγμα είναι ο παγετός. Όπως συμβαίνει στα τοιχώματα του μπουκαλιού μπύρας, ο παγετός που εναποτίθεται στους εσωτερικούς τοίχους σε ορισμένα ψυγεία έχει επίσης αυτή τη διαδικασία. Αυτά τα στρώματα κρυστάλλων πάγου μπορούν επίσης να φανούν στον τόνο των πτερυγίων στο επίπεδο του εδάφους. Είναι ένα πάγωμα που δεν πέφτει από τον ουρανό όπως το χιόνι. Ο αέρας είναι απλά τόσο κρύος που όταν χτυπά την επιφάνεια των φυτών παγώνει άμεσα. Πηγαίνουν από μια αέρια κατάσταση σε μια στερεά κατάσταση.
Φυσική και χημική εναπόθεση
Μέχρι στιγμής έχουμε μιλήσει μόνο για το νερό. Ωστόσο, μπορεί επίσης να συμβεί με άλλες ουσίες ή ενώσεις. Ας υποθέσουμε ότι έχουμε έναν θάλαμο όπου υπάρχουν αέρια σωματίδια χρυσού. Εδώ μπορούμε να παρουσιάσουμε ένα παγωμένο και ανθεκτικό αντικείμενο και στρώματα χρυσού θα εναποτίθενται σε αυτό το αντικείμενο. Το ίδιο θα συνέβαινε και με άλλα μέταλλα ή ενώσεις εφόσον δεν απαιτείται αύξηση της πίεσης για να δημιουργηθεί κενό.
Από την άλλη πλευρά, έχουμε χημική εναπόθεση. Εάν υπάρχει μια χημική αντίδραση μεταξύ του αερίου και της επιφάνειας, είναι μια χημική εναπόθεση. Αυτό χρησιμοποιείται συνήθως για επικάλυψη πολυμερών στη βιομηχανία. Χάρη στη χημική εναπόθεση, επεξεργάζονται επιφάνειες όπως διαμάντια, βολφράμιο, νιτρίδια, καρβίδια, πυρίτιο, γραφένιο κ.λπ.
Όπως μπορείτε να δείτε, η αντίστροφη εξάχνωση είναι μια φυσική διαδικασία από την οποία ωφελούνται οι άνθρωποι για διάφορες χρήσεις στη βιομηχανία. Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με την αντίστροφη εξάχνωση και πώς συμβαίνει.