Bugün, genellikle doğada meydana gelen termodinamik süreçlerden birinden bahsedeceğiz. Hakkında ters süblimasyon. Bir gazdan katıya, önce sıvı fazı tarafından dönüştürülmeden ekzotermik durum değişikliği meydana geldiğinde meydana gelir. Gerileyen süblimasyon veya biriktirme gibi başka isimleri de vardır.
Bu yazıda size tüm özellikleri, nasıl gerçekleştiğini ve ters süblimasyonun ne kadar önemli olduğunu anlatacağız.
temel özellikleri
Gaz halindeki parçacıkların ısı şeklinde enerji kaybetmesi ve çevreye vermesi gerektiğinden ekzotermik bir süreçtir. Bu şekilde, bu reaksiyonun ürününün, reaktanlarınkinden daha az enerjiye sahip olması sağlanır. Yeterince soğuyacak şekilde yüzeyde kristaller oluşturabilir, katılaşabilir veya donabilir. Bu ters süblimasyon işlemi, yeterince buzlu bir yüzeyin olduğu yerde görülebilir, böylece kristallerin doğrudan üzerine çökeltilebilir.
Biriktirmeden bahsettiğimizde, parçacıkların yüzeyi ıslatmadan gaz fazından biriktirildiği gerçeğinden bahsetmiyoruz. Normalde kış aylarında yapraklarda biriken don gibi buzlu nesnelerde ters süblimasyon fenomeni buluruz. İnce bir kristal tabakasından oluştuğu için bu birikimi tespit edebiliriz, ancak aynı zamanda görünür bir toz veya kil de olabilir.
Bu sürecin kontrolü sayesinde Her katmanın hem fiziksel hem de kimyasal işlemlerle biriktirilen belirli bir katıdan oluştuğu yeni çok katmanlı malzemeler elde edilebilir.
Ters süblimasyonun rolü
Adından da anlaşılacağı gibi, bileşik bir süreç süblimasyonudur. Katı bir buharlaşmadan değil, katılaşan veya donan bir gazdan başlar. İlk etapta sıvı olmuş bir gazın içinden geçmesine bile gerek kalmayacak kadar soğutulabileceğini düşünmek oldukça şaşırtıcı olabilir.
Bakalım ters süblimasyonda yüzeyin rolü nedir? Bir gaz yüksek derecede düzensiz ve yayıldığında, özelliklerini yeniden düzenlemeye ve sıcaklıklar düştüğünde kendisini bir katı olarak kurmaya başlar. Bu yeniden düzenlemenin gerçekleştirilmesi termodinamik olarak zordur. Ve konsantre olabilmeleri için gaz parçacıklarını alabilen bir tür desteğe ihtiyaç duymasıdır. Parçacıklar konsantre edildikten sonra, daha soğuk yüzeyle ısı alışverişi yapmak için birbirleriyle etkileşime girebilirler.
Isı değiştirici görevi gören yüzey sayesinde bu şekilde enerji kaybederler. Parçacıklar daha soğuk yüzeyle ısı değiş tokuşu yaptıkça yavaşlar ve ilk kristal çekirdek oluşur. Bu çekirdekler, diğer parçacık gruplarının ve çevreleyen gazın geri kalanının biriktirilebileceği şekilde hizmet eder. Bu yapı sayesinde ters süblimasyon oluşmaya başlayabilir. Bu işlemin sonucu, yüzeyde katı bir kristal tabakanın oluşmasıdır.
Ters süblimasyonun oluşma koşulları
Bu sürecin gerçekleşmesi için öncelikle birkaç koşulun olması gerekir. Birincisi, parçacıklarla temas yüzeyinin donma noktasının altında bir sıcaklığa sahip olması gerektiğidir. Bu şu demek Gaz, yüzeye temas ettiği anda tüm stabilitesini bozabilecek şekilde aşırı soğutulmalıdır.
Öte yandan yüzey yeterince soğuk ise gazın yüksek sıcaklığı daha hızlı transfer edilerek tüm partiküllerin yüzeydeki yapıya uyum sağlaması sağlanır. Bir reaksiyonun gerçekleşmesi için temas yüzeyinin soğuk olması bile gerekmeyen çeşitli ters süblimasyon yöntemleri vardır. Teknoloji endüstrisi bu işlemle çok çalışır ve yanma yoluyla kimyasal buhar biriktirme olarak adlandırılır.
Örnekler
Bu tür sürecin ana örneklerinin hangileri olduğunu göreceğiz. Buzdolabından bir bira aldığımızda cam beyaza boyanır. Ve şişenin, su buharı moleküllerinin çarpışması ve tüm enerjiyi çabucak kaybetmesi için yeterli bir yüzey sunmasıdır. Birayı kaplayan cam siyah ise beyaz renk çok daha belirgin olacaktır. Buharın katılaştığını görmek için tırnakla yırtabiliriz.
Bazen bu süreç öyle ki bira beyaz bir donla kaplanacak. Etkisi, dakikalar geçtikçe elde yoğunlaşıp nemlendiğinden kısa bir süre devam eder.
Bir başka örnek de don. Bira şişesinin duvarlarında olduğu gibi bazı buzdolaplarında iç duvarlarda biriken don da bu işleme sahiptir. Bu buz kristali katmanları aynı zamanda zemin seviyesinde yüzgeçli orkinoslarda da görülebilir. Gökyüzünden kar gibi düşmeyen bir don. Hava o kadar soğuktur ki, bitkilerin yüzeyine çarptığında doğrudan donar. Gaz halinden katı hale geçerler.
Fiziksel ve kimyasal biriktirme
Şimdiye kadar sadece sudan bahsettik. Bununla birlikte, diğer maddeler veya bileşiklerle de ortaya çıkabilir. Gaz altın parçacıklarının olduğu bir odamız olduğunu varsayalım. Burada soğuk ve dayanıklı bir nesne sunabiliriz ve bu nesnenin üzerine altın katmanları biriktirilir. Vakum oluşturmak için basınçta bir artış gerekmediği sürece, diğer metaller veya bileşikler için de aynısı olur.
Öte yandan, kimyasal birikimimiz var. Gaz ile yüzey arasında kimyasal bir reaksiyon varsa bu kimyasal bir çökelmedir. Bu, endüstride polimer kaplama için yaygın olarak kullanılır. Kimyasal biriktirme sayesinde elmas, tungsten, nitrürler, karbürler, silikon, grafen vb. Yüzeyler işlenir.
Gördüğünüz gibi ters süblimasyon, endüstride çeşitli kullanımlar için insanların yararlandığı doğal bir süreçtir. Umarım bu bilgilerle ters süblimasyon ve bunun nasıl olduğu hakkında daha fazla şey öğrenebilirsiniz.