Tänään puhumme yhdestä termodynaamisesta prosessista, joka yleensä tapahtuu luonnossa. Kyse on käänteinen sublimaatio. Se tapahtuu, kun eksoterminen tilanmuutos tapahtuu kaasusta kiinteäksi aineeksi muuttumatta ensin sen nestefaasissa. Sillä on muita nimiä, kuten regressiivinen sublimaatio tai laskeuma.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaikista ominaisuuksista, miten se tapahtuu ja kuinka tärkeä käänteinen sublimaatio on.
Tärkeimmät ominaisuudet
Se on eksoterminen prosessi, koska kaasumaisten hiukkasten on menetettävä energiaa lämmön muodossa ja annettava se ympäristölle. Tällä tavoin saavutetaan, että tämän reaktion tuotteella on vähemmän energiaa kuin reagoivilla. Sillä tavalla, että se jäähtyy tarpeeksi jotka voivat muodostaa kiteitä, kiinteytyä tai jäätyä pinnalle. Tämä käänteinen sublimaatioprosessi voidaan nähdä siellä, missä on riittävän jäinen pinta, jotta kiteet voidaan kerrostua suoraan siihen.
Kun puhumme laskeumasta, emme tarkoita sitä, että hiukkaset kerrostuvat kaasufaasista kastelematta pintaa. Normaalisti löydämme käänteisen sublimaation ilmiöt jäisillä esineillä, kuten talvella lehtiin kerrostuva pakkas. Voimme havaita laskeuman, koska se muodostuu ohuesta kiteestä, vaikka se voi olla myös näennäinen pöly tai savi.
Tämän prosessin hallinnan ansiosta Uusia monikerroksisia materiaaleja voidaan saada, kun jokainen kerros koostuu tietystä kiinteästä aineesta, joka kerrostuu sekä fysikaalisten että kemiallisten prosessien avulla.
Käänteisen sublimaation rooli
Kuten nimestään käy ilmi, se on yhdistetty prosessisublimaatio. Se ei ala kiinteästä haihdutuksesta, vaan kiinteytyvästä tai jäätyvästä kaasusta. Voi olla aivan yllättävää ajatella, että kaasu voidaan jäähdyttää siinä määrin, ettei sitä edes tarvitse kuljettaa sen läpi, on ollut aluksi nestemäistä.
Katsotaanpa, mikä pinnan rooli on käänteisessä sublimaatiossa. Kun kaasu on erittäin häiriintynyt ja diffundoitunut, se alkaa järjestää uudelleen yksityiskohtiaan ja vakiinnuttaa itsensä kiinteäksi aineeksi lämpötilan laskiessa. Tätä uudelleenjärjestelyä on termodynaamisesti vaikea toteuttaa. Ja se tarvitsee sellaista tukea, joka pystyy vastaanottamaan kaasupartikkelit, jotta ne voidaan keskittää. Kun hiukkaset ovat konsentroituneet, ne voivat olla vuorovaikutuksessa keskenään vaihtaakseen lämpöä kylmemmän pinnan kanssa.
Näin he menettävät energiaa lämmönvaihtimena toimivan pinnan ansiosta. Kun hiukkaset vaihtavat lämpöä kylmemmän pinnan kanssa, ne hidastuvat ja muodostuvat ensimmäiset kiteiset ytimet. Nämä ytimet palvelevat siten, että muut hiukkasryhmät ja muu ympäröivä kaasu voidaan kerrostua. Tämän rakenteen ansiosta käänteinen sublimaatio voi alkaa muodostua. Tämän prosessin lopputulos on, että pinnalle muodostuu kiinteä kristallikerros.
Edellytykset käänteisen sublimaation esiintymiselle
Tämän prosessin toteuttamiseksi on ensinnäkin oltava useita ehtoja. Ensimmäinen on se, että hiukkasten kanssa kosketuksessa olevan pinnan lämpötilan on oltava jäätymispisteen alapuolella. Se tarkoittaa, että kaasu on ylijäähdytettävä siten, että heti kun se koskettaa pintaa, kaikki sen vakaus voi häiriintyä.
Toisaalta, jos pinta on tarpeeksi viileä, kaasun korkea lämpötila voidaan siirtää nopeammin, jotta kaikki hiukkaset sopeutuvat pinnan rakenteeseen. On olemassa useita käänteisiä sublimaatiomenetelmiä, joissa kosketuspinnan ei tarvitse edes olla kylmä reaktion tapahtumiseksi. Teknologiateollisuudessa tällä prosessilla tehdään paljon työtä, ja sitä kutsutaan kemialliseksi höyrykerrostukseksi polttamalla.
esimerkit
Aiomme nähdä, mitkä ovat tärkeimmät esimerkit tämän tyyppisestä prosessista. Kun otamme oluen jääkaapista, lasi on päällystetty valkoisella. Ja pullon pinta on riittävä, jotta vesihöyrymolekyylit törmäävät ja menettävät kaiken energian nopeasti. Jos oluen peittävä lasi on musta, valkoinen väri on huomattavasti paremmin havaittavissa. Voimme repiä kynsillä nähdäksesi, että höyry on muuttunut kiinteäksi.
Joskus tämä prosessi on siten, että olut peittyy valkoiseen pakkaseen. Vaikutus kestää lyhyen aikaa, koska muutamassa minuutissa se tiivistyy ja muuttuu kosteaksi kädessä.
Toinen esimerkki on pakkanen. Kuten olutpullon seinämillä tapahtuu, joissakin jääkaapeissa sisäseiniin kerrostuvalla pakkasella on myös tämä prosessi. Nämä jääkiteiden kerrokset näkyvät myös tonnikalassa maanpinnan tasolla. Se on jäätyminen, joka ei putoa taivaalta kuin lumi. Ilma on yksinkertaisesti niin kylmää, että kun se osuu kasvien pintaan, se jäätyy suoraan. Ne siirtyvät kaasumaisesta tilasta kiinteään tilaan.
Fysikaalinen ja kemiallinen laskeuma
Toistaiseksi olemme puhuneet vain vedestä. Sitä voi kuitenkin esiintyä myös muiden aineiden tai yhdisteiden kanssa. Oletetaan, että meillä on kammio, jossa on kaasumaisia kultahiukkasia. Tässä voimme esitellä jäisen ja kestävän esineen, ja kulta kerrostuu tälle esineelle. Sama tapahtuisi muiden metallien tai yhdisteiden kanssa, kunhan paineen nousua ei vaadita tyhjiön muodostamiseksi.
Toisaalta meillä on kemiallinen laskeuma. Jos kaasun ja pinnan välillä tapahtuu kemiallinen reaktio, se on kemiallinen laskeuma. Tätä käytetään yleisesti polymeeripäällystykseen teollisuudessa. Kemiallisen kerrostumisen ansiosta pinnat kuten timantti, volframi, nitridit, karbidit, pii, grafeeni jne. Käsitellään.
Kuten näette, käänteinen sublimaatio on luonnollinen prosessi, josta ihmiset hyötyvät teollisuuden erilaisiin käyttötarkoituksiin. Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää käänteisestä sublimaatiosta ja miten se tapahtuu.