Vandaag gaan we het hebben over een van de thermodynamische processen die gewoonlijk in de natuur voorkomen. Het gaat over de omgekeerde sublimatie. Het treedt op wanneer een verandering van exotherme toestand optreedt van een gas naar een vaste stof zonder eerst te worden omgezet door de vloeibare fase. Het heeft andere namen, zoals regressieve sublimatie of afzetting.
In dit artikel gaan we je vertellen over alle kenmerken, hoe het gebeurt en hoe belangrijk reverse sublimatie is.
hoofdkenmerken
Het is een exotherm proces omdat de gasvormige deeltjes energie moeten verliezen in de vorm van warmte en deze aan de omgeving moeten afgeven. Op deze manier wordt bereikt dat het product van deze reactie minder energie heeft dan dat van de reactanten. Op zo'n manier dat het voldoende afkoelt die kristallen kunnen vormen, stollen of bevriezen op een oppervlak. Dit omgekeerde sublimatieproces is te zien waar er een voldoende ijzig oppervlak is, zodat er direct kristallen op kunnen worden afgezet.
Als we het hebben over afzetting, bedoelen we niet het feit dat de deeltjes uit de gasfase worden afgezet zonder het oppervlak daadwerkelijk nat te maken. Normaal gesproken vinden we de verschijnselen van inverse sublimatie op ijzige objecten, zoals de vorst die in de winter op de bladeren wordt afgezet. We kunnen deze afzetting detecteren omdat het wordt gevormd door een dunne laag kristallen, hoewel het ook schijnbaar stof of klei kan zijn.
Dankzij de controle over dit proces Er kunnen nieuwe meerlagige materialen worden verkregen waarbij elke laag bestaat uit een specifieke vaste stof die wordt afgezet door zowel fysische als chemische processen.
De rol van omgekeerde sublimatie
Het is, zoals de naam doet vermoeden, een samengestelde processublimatie. Het begint niet bij het verdampen van een vaste stof, maar bij een gas dat stolt of bevriest. Het kan nogal verrassend zijn om te denken dat een gas zo gekoeld kan worden dat het er niet eens doorheen hoeft, het is in de eerste plaats vloeibaar geweest.
Laten we eens kijken wat de rol van het oppervlak is bij omgekeerde sublimatie. Wanneer een gas in hoge mate ongeordend en diffuus is, begint het zijn bijzonderheden te herschikken en wordt het een vaste stof wanneer de temperatuur daalt. Deze omlegging is thermodynamisch moeilijk uit te voeren. En het is dat het een soort ondersteuning nodig heeft die de gasdeeltjes kan opnemen, zodat ze kunnen worden geconcentreerd. Zodra de deeltjes zijn geconcentreerd, kunnen ze met elkaar in wisselwerking staan om warmte uit te wisselen met het koudere oppervlak.
Zo verliezen ze energie doordat het oppervlak als warmtewisselaar fungeert. Terwijl de deeltjes warmte uitwisselen met het koudere oppervlak, vertragen ze en vormen de eerste kristallijne kernen. Deze kernen dienen zodat andere groepen deeltjes en de rest van het omringende gas kunnen worden afgezet. Dankzij deze structuur kan omgekeerde sublimatie ontstaan. Het eindresultaat van dit proces is dat zich een vaste kristallaag vormt op het oppervlak.
Voorwaarden voor het optreden van omgekeerde sublimatie
Om dit proces te laten plaatsvinden, moeten er allereerst verschillende voorwaarden zijn. De eerste is dat het contactoppervlak met de deeltjes een temperatuur moet hebben die lager is dan het vriespunt. Dit betekent dat het gas moet zodanig onderkoeld zijn dat, zodra het het oppervlak raakt, zijn stabiliteit verstoord kan worden.
Aan de andere kant, als het oppervlak koel genoeg is, kan de hoge temperatuur van het gas sneller worden overgedragen om ervoor te zorgen dat alle deeltjes zich aanpassen aan de structuur op het oppervlak. Er zijn verschillende omgekeerde sublimatiemethoden waarbij het contactoppervlak niet eens koud hoeft te zijn om een reactie te laten plaatsvinden. In de technologische industrie wordt veel werk verzet met dit proces en het wordt chemische opdamping door verbranding genoemd.
Voorbeelden
We gaan kijken wat de belangrijkste voorbeelden zijn van dit soort processen. Als we een biertje uit de koelkast halen, is het glas wit omhuld. En het is dat de fles voldoende oppervlak biedt om de waterdampmoleculen te laten botsen en alle energie snel te verliezen. Als het glas dat het bier bedekt zwart is, zal de witte kleur veel meer opvallen. We kunnen met een vingernagel scheuren om te zien dat de stoom vast is geworden.
Soms is dit proces zodanig dat het bier bedekt wordt met witte rijp. Het effect houdt korte tijd aan, aangezien het in de loop van de minuten condenseert en vochtig wordt in de hand.
Een ander voorbeeld is vorst. Zoals gebeurt op de wanden van de bierfles, kent ook de rijp die op de binnenwanden wordt afgezet in sommige koelkasten dit proces. Deze lagen ijskristallen zijn ook te zien bij vintonijn op grondniveau. Het is een vorst die niet uit de lucht valt zoals sneeuw dat doet. De lucht is gewoon zo koud dat wanneer deze het oppervlak van de planten raakt, deze direct bevriest. Ze gaan van een gasvormige toestand naar een vaste toestand.
Fysische en chemische afzetting
Tot dusver hebben we het alleen over water gehad. Het kan echter ook voorkomen bij andere stoffen of verbindingen. Stel dat we een kamer hebben met gasvormige gouddeeltjes. Hier kunnen we een ijzig en resistent object introduceren en er zullen lagen goud op dit object worden afgezet. Hetzelfde zou gebeuren met andere metalen of verbindingen, zolang er geen drukverhoging nodig is om een vacuüm te kunnen creëren.
Aan de andere kant hebben we chemische afzetting. Als er een chemische reactie is tussen het gas en het oppervlak, is het een chemische afzetting. Dit wordt vaak gebruikt voor polymeercoating in de industrie. Dankzij chemische afzetting worden oppervlakken zoals diamant, wolfraam, nitriden, carbiden, silicium, grafeen, enz. Behandeld.
Zoals u kunt zien, is omgekeerde sublimatie een natuurlijk proces waarvan mensen profiteren voor verschillende toepassingen in de industrie. Ik hoop dat je met deze informatie meer te weten kunt komen over omgekeerde sublimatie en hoe het gebeurt.