今日は、自然界で通常発生する熱力学的プロセスのXNUMXつについて説明します。 それはについてです 逆昇華。 これは、最初に液相によって変換されることなく、発熱状態の変化が気体から固体に発生したときに発生します。 回帰昇華や沈着などの他の名前があります。
この記事では、すべての特性、それがどのように発生するか、そして逆昇華がどれほど重要であるかを説明します。
主要な機能
ガス状粒子は熱の形でエネルギーを失い、それを環境に与えなければならないので、それは発熱プロセスです。 このようにして、この反応の生成物は、反応物の生成物よりも少ないエネルギーを有することが達成される。 それが十分に冷えるような方法で 結晶を形成したり、表面で固化したり凍結したりする可能性があります。 この逆昇華プロセスは、結晶が直接その上に堆積できるように十分に氷の表面がある場合に見ることができます。
私たちが沈着について話すとき、私たちは粒子が実際に表面を濡らさずに気相から沈着するという事実に言及していません。 通常、冬の間に葉に堆積する霜などの氷の物体に逆昇華の現象が見られます。 明らかなほこりや粘土である可能性もありますが、結晶の薄層によって形成されているため、この堆積物を検出できます。
このプロセスの制御に感謝します 各層が物理的および化学的プロセスの両方によって堆積された特定の固体からなる新しい多層材料を得ることができます。
逆昇華の役割
その名前が示すように、それは複合プロセス昇華です。 それは、固体の蒸発から始まるのではなく、固化または凍結するガスから始まります。 ガスが通過する必要さえない程度に冷却できると考えるのは非常に驚くべきことかもしれません。そもそもガスは液体でした。
逆昇華における表面の役割を見てみましょう。 ガスが高度に無秩序で拡散すると、温度が下がるとその詳細が再配置され、固体として確立され始めます。 この再配置は熱力学的に実行するのが困難です。 そして、それはそれらが集中されることができるようにガス粒子を受け入れることができるタイプのサポートを必要とするということです。 粒子が濃縮されると、それらは互いに相互作用して、より冷たい表面と熱を交換することができます。
これは、表面が熱交換器として機能するためにエネルギーを失う方法です。 粒子がより冷たい表面と熱を交換すると、粒子は減速し、最初の結晶核が形成されます。 これらの核は、粒子の他のグループと周囲のガスの残りを堆積させることができるように機能します。 この構造のおかげで、逆昇華が形成され始める可能性があります。 このプロセスの最終結果は、固体結晶層が表面に形成されることです。
逆昇華が発生する条件
このプロセスを実行するには、まずいくつかの条件が必要です。 XNUMXつ目は、粒子との接触面の温度が凝固点より低くなければならないということです。 この意味は ガスは、表面に触れるとすぐにすべての安定性が損なわれるような方法で過冷却する必要があります。
一方、表面が十分に冷えている場合は、ガスの高温をより迅速に伝達して、すべての粒子を表面の構造に適合させることができます。 反応が起こるために接触面が冷たくなくてもよい様々な逆昇華方法があります。 テクノロジー業界では、このプロセスで多くの作業が行われ、燃焼による化学蒸気堆積と呼ばれます。
例
このタイプのプロセスの主な例を見ていきます。 冷蔵庫からビールを取り出すとき、ガラスは白く塗られています。 そして、それは、水蒸気分子が衝突してすべてのエネルギーを素早く失うのに十分な表面をボトルが提供するということです。 ビールを覆うガラスが黒の場合、白い色がはるかに目立ちます。 指の爪で引き裂いて、蒸気が固くなったことを確認できます。
時々このプロセスは ビールが白い霜に覆われるように。 数分経つと凝縮して手に湿り気を帯びるので、効果は短時間持続します。
別の例は霜です。 ビール瓶の壁に見られるように、一部の冷蔵庫の内壁に堆積する霜にもこのプロセスがあります。 これらの氷の結晶の層は、地上のヒレマグロにも見られます。 雪のように空から落ちないフリーズです。 空気は非常に冷たいので、植物の表面に当たると直接凍結します。 それらは気体状態から固体状態になります。
物理的および化学的堆積
これまで、水についてのみ話してきました。 ただし、他の物質や化合物でも発生する可能性があります。 ガス状の金粒子があるチャンバーがあるとしましょう。 ここでは、氷で抵抗力のあるオブジェクトを紹介できます。このオブジェクトに金の層が堆積されます。 真空を作り出すために圧力を上げる必要がない限り、他の金属や化合物でも同じことが起こります。
一方、化学沈着があります。 ガスと表面の間に化学反応がある場合、それは化学沈着です。 これは、業界でポリマーコーティングに一般的に使用されます。 化学堆積のおかげで、ダイヤモンド、タングステン、窒化物、炭化物、シリコン、グラフェンなどの表面が処理されます。
ご覧のとおり、逆昇華は、産業でのさまざまな用途で人間が恩恵を受ける自然なプロセスです。 この情報を使用して、逆昇華とその発生方法について詳しく知ることができれば幸いです。