Šiandien mes kalbėsime apie vieną iš termodinaminių procesų, kurie paprastai vyksta gamtoje. Tai apie atvirkštinė sublimacija. Jis įvyksta, kai egzoterminė būsenos kaita iš dujų į kietą medžiagą, prieš tai neperskaičiuojant jos skystos fazės. Jis turi kitus pavadinimus, tokius kaip regresyvi sublimacija ar nusėdimas.
Šiame straipsnyje mes jums pasakysime visas charakteristikas, kaip tai vyksta ir kiek svarbu yra atvirkštinė sublimacija.
pagrindinės funkcijos
Tai egzoterminis procesas, nes dujinės dalelės turi prarasti energiją šilumos pavidalu ir atiduoti ją aplinkai. Tokiu būdu pasiekiama, kad šios reakcijos produktas turi mažiau energijos nei reagentai. Tokiu būdu, kad jis pakankamai atvėstų kurie gali susidaryti kristaluose, sustingti ar sustingti ant paviršiaus. Šis atvirkštinis sublimacijos procesas gali būti matomas ten, kur yra pakankamai apledėjęs paviršius, kad ant jo galėtų tiesiogiai nusėsti kristalai.
Kalbėdami apie nusėdimą, mes neturime omenyje fakto, kad dalelės nusėda iš dujų fazės, iš tikrųjų nesudrėkindamos paviršiaus. Paprastai aptinkame atvirkštinius sublimacijos reiškinius ant ledinių daiktų, tokių kaip šalnos, žiemą nusėdusios ant lapų. Šį nuosėdą galime aptikti, nes ją sudaro plonas kristalų sluoksnis, nors tai gali būti ir akivaizdžios dulkės ar molis.
Dėka šio proceso kontrolės Naujos daugiasluoksnės medžiagos gali būti gaunamos, kai kiekvienas sluoksnis susideda iš tam tikros kietos medžiagos, kuri nusėda fizikiniais ir cheminiais procesais.
Atvirkštinės sublimacijos vaidmuo
Tai, kaip rodo jo pavadinimas, sudėtinis proceso sublimavimas. Jis prasideda ne nuo kieto garavimo, o nuo dujų, kurios sukietėja arba užšąla. Gana netikėta manyti, kad dujos gali būti aušinamos tiek, kad joms net nereikia praeiti, visų pirma buvo skystos.
Pažiūrėkime, koks paviršiaus vaidmuo yra atvirkštinėje sublimacijoje. Kai dujos yra labai netvarkingos ir difuzinės, krentant temperatūrai, jos pradeda pertvarkyti savo duomenis ir tapti kietos. Šį pertvarkymą termodinamiškai sunku atlikti. Būtent tam reikia tam tikros rūšies atramos, galinčios priimti dujų daleles, kad būtų galima jas sutelkti. Koncentravus daleles, jos gali sąveikauti tarpusavyje, kad šiluma pasikeistų su šaltesniu paviršiumi.
Taip jie praranda energiją dėl to, kad paviršius veikia kaip šilumokaitis. Dalelėms keičiantis šiluma su šaltesniu paviršiumi, jos sulėtėja ir susidaro pirmieji kristaliniai branduoliai. Šie branduoliai tarnauja taip, kad būtų galima nusodinti kitas dalelių grupes ir likusias aplinkines dujas. Dėl šios struktūros gali pradėti formuotis atvirkštinė sublimacija. Galutinis šio proceso rezultatas yra tas, kad ant paviršiaus susidaro tvirtas kristalinis sluoksnis.
Sąlygos atvirkštinei sublimacijai atsirasti
Kad šis procesas vyktų, visų pirma turi būti kelios sąlygos. Pirmasis yra tas, kad kontakto su dalelėmis paviršiaus temperatūra turi būti žemesnė už užšalimo temperatūrą. Tai reiškia dujos turi būti peršaldytos taip, kad vos palietus paviršių, būtų sutrikdytas visas jų stabilumas.
Kita vertus, jei paviršius yra pakankamai vėsus, aukštą dujų temperatūrą galima perduoti greičiau, kad visos dalelės prisitaikytų prie paviršiaus struktūros. Yra įvairių atvirkštinių sublimacijos metodų, kai kontaktinis paviršius net neturi būti šaltas, kad įvyktų reakcija. Technologijų pramonėje su šiuo procesu atliekama daug darbo ir tai vadinama cheminiu garų nusodinimu deginant.
Pavyzdžiai
Mes pamatysime, kurie yra pagrindiniai tokio tipo proceso pavyzdžiai. Kai išimame alų iš šaldytuvo, taurė padengta balta spalva. Butelis siūlo pakankamą paviršių vandens garų molekulėms susidurti ir greitai prarasti visą energiją. Jei alų dengianti taurė yra juoda, balta spalva bus daug labiau pastebima. Mes galime suplėšyti nagą, kad pamatytume, jog garai tapo tvirti.
Kartais šis procesas yra toks, kad alus pasidengia balta šalna. Poveikis trunka trumpą laiką, nes bėgant minutėms jis sutankėja ir tampa drėgnas rankoje.
Kitas pavyzdys - šalnos. Kaip ir ant alaus butelio sienų, šalčio, kuris ant kai kurių šaldytuvų nusėda ant vidinių sienų, taip pat vyksta šis procesas. Šie ledo kristalų sluoksniai taip pat gali būti matomi tunuose žemės lygyje. Tai užšalimas, kuris nekrenta iš dangaus kaip sniegas. Oras yra tiesiog toks šaltas, kad atsitrenkęs į augalų paviršių tiesiogiai sušąla. Jie pereina iš dujinės būsenos į kietą būseną.
Fizinis ir cheminis nusodinimas
Iki šiol kalbėjome tik apie vandenį. Tačiau tai gali pasireikšti ir naudojant kitas medžiagas ar junginius. Tarkime, kad turime kamerą, kurioje yra dujinių aukso dalelių. Čia galime pristatyti ledinį ir atsparų daiktą, o ant šio objekto bus nusodinti aukso sluoksniai. Tas pats nutiktų ir su kitais metalais ar junginiais, jei norint sukurti vakuumą nereikia didinti slėgio.
Kita vertus, mes turime cheminį nusodinimą. Jei tarp dujų ir paviršiaus vyksta cheminė reakcija, tai yra cheminis nusėdimas. Tai dažniausiai naudojama polimerų dangai pramonėje. Dėl cheminio nusodinimo apdorojami tokie paviršiai kaip deimantas, volframas, nitridai, karbidai, silicis, grafenas ir kt.
Kaip matote, atvirkštinė sublimacija yra natūralus procesas, kuris žmonėms yra naudingas įvairiems pramonės tikslams. Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galite sužinoti daugiau apie atvirkštinį sublimavimą ir kaip tai vyksta.