Sublimazione inversa

sublimazione inversa

Oggi parleremo di uno dei processi termodinamici che di solito si verificano in natura. Si tratta di sublimazione inversa. Si verifica quando si verifica un cambiamento di stato esotermico da un gas a un solido senza prima essere convertito dalla sua fase liquida. Ha altri nomi come sublimazione regressiva o deposizione.

In questo articolo ti parleremo di tutte le caratteristiche, di come accade e di quanto sia importante la sublimazione inversa.

caratteristiche principali

sublimazione inversa in bottiglia

È un processo esotermico poiché le particelle gassose devono perdere energia sotto forma di calore e cederla all'ambiente. In questo modo, si ottiene che il prodotto di questa reazione ha meno energia di quella dei reagenti. In modo tale che si raffreddi abbastanza da che possono formare cristalli, solidificarsi o congelarsi su una superficie. Questo processo di sublimazione inversa può essere visto dove c'è una superficie sufficientemente ghiacciata in modo che i cristalli possano essere depositati direttamente su di essa.

Quando parliamo di deposizione non ci riferiamo al fatto che le particelle si depositano dalla fase gassosa senza effettivamente bagnare la superficie. Normalmente si riscontrano fenomeni di sublimazione inversa su oggetti ghiacciati come il gelo che si deposita sulle foglie durante l'inverno. Possiamo rilevare questa deposizione poiché è formata da un sottile strato di cristalli, sebbene possa anche essere una polvere o argilla apparente.

Grazie al controllo di questo processo Si possono ottenere nuovi materiali multistrato in cui ogni strato è costituito da un solido specifico che viene depositato mediante processi sia fisici che chimici.

Il ruolo della sublimazione inversa

È, come suggerisce il nome, un processo composto di sublimazione. Non parte da un solido che evapora, ma da un gas che solidifica o congela. Può essere abbastanza sorprendente pensare che un gas possa essere raffreddato a tal punto che non ha nemmeno bisogno di attraversarlo è stato liquido in primo luogo.

Vediamo qual è il ruolo della superficie nella sublimazione inversa. Quando un gas è altamente disordinato e diffuso, inizia a riorganizzare i suoi particolari e ad affermarsi come un solido quando le temperature scendono. Questa riorganizzazione è termodinamicamente difficile da eseguire. Ed è che ha bisogno di un tipo di supporto che sia in grado di ricevere le particelle di gas in modo che possano essere concentrate. Una volta che le particelle sono concentrate, possono interagire tra loro per scambiare calore con la superficie più fredda.

È così che perdono energia grazie alla superficie che funge da scambiatore di calore. Quando le particelle scambiano calore con la superficie più fredda, rallentano e si formano i primi nuclei cristallini. Questi nuclei servono in modo che altri gruppi di particelle e il resto del gas circostante possano essere depositati. Grazie a questa struttura, può iniziare a formarsi la sublimazione inversa. Il risultato finale di questo processo è che uno strato di cristallo solido si forma sulla superficie.

Condizioni per la sublimazione inversa

Perché questo processo abbia luogo, prima di tutto, devono esserci diverse condizioni. Il primo è che la superficie di contatto con le particelle deve avere una temperatura inferiore al punto di congelamento. Ciò significa che il gas deve essere superraffreddato in modo tale che non appena tocca la superficie, tutta la sua stabilità può essere disturbata.

D'altra parte, se la superficie è sufficientemente fredda, l'alta temperatura del gas può essere trasferita più rapidamente per far sì che tutte le particelle si adattino alla struttura sulla superficie. Esistono vari metodi di sublimazione inversa in cui la superficie di contatto non deve nemmeno essere fredda affinché si verifichi una reazione. Nell'industria tecnologica, questo processo viene svolto molto lavoro e si chiama deposizione di vapori chimici per combustione.

Esempi

Vedremo quali sono i principali esempi di questo tipo di processo. Quando prendiamo una birra dal frigorifero, il bicchiere è rivestito di bianco. Ed è che la bottiglia offre una superficie sufficiente in modo che le molecole di vapore acqueo si scontrino e perdano rapidamente tutta l'energia. Se il bicchiere che copre la birra è nero, il colore bianco sarà molto più evidente. Possiamo strapparci con un'unghia per vedere che il vapore si è solidificato.

A volte questo processo è tale che la birra si ricopra di una brina bianca. L'effetto dura poco poiché con il passare dei minuti si condensa e si inumidisce nella mano.

Un altro esempio è il gelo. Come accade sulle pareti della bottiglia di birra, anche la brina che si deposita sulle pareti interne di alcuni frigoriferi ha questo processo. Questi strati di cristalli di ghiaccio possono essere visti anche nel tonno pinna a livello del suolo. È un gelo che non cade dal cielo come fa la neve. L'aria è semplicemente così fredda che quando colpisce la superficie delle piante si congela direttamente. Passano da uno stato gassoso a uno stato solido.

Deposizione fisica e chimica

Finora abbiamo parlato solo di acqua. Tuttavia, può verificarsi anche con altre sostanze o composti. Supponiamo di avere una camera in cui sono presenti particelle d'oro gassose. Qui possiamo introdurre un oggetto ghiacciato e resistente e strati d'oro verranno depositati su questo oggetto. Lo stesso accadrebbe con altri metalli o composti purché non sia necessario un aumento della pressione per poter creare il vuoto.

D'altra parte, abbiamo la deposizione chimica. Se c'è una reazione chimica tra il gas e la superficie, è una deposizione chimica. Questo è comunemente usato per il rivestimento polimerico nell'industria. Grazie alla deposizione chimica vengono trattate superfici come diamante, tungsteno, nitruri, carburi, silicio, grafene, ecc.

Come puoi vedere, la sublimazione inversa è un processo naturale di cui gli esseri umani beneficiano per vari usi nell'industria. Spero che con queste informazioni possiate saperne di più sulla sublimazione inversa e su come avviene.

 


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