Днес ще говорим за един от термодинамичните процеси, който обикновено се случва в природата. Става въпрос за обратна сублимация. Това се случва, когато настъпи екзотермична промяна на състоянието от газ в твърдо вещество, без първо да се преобразува през течната си фаза. Има и други имена като регресивна сублимация или отлагане.
В тази статия ще ви разкажем всички характеристики, как се случва и колко важна е обратната сублимация.
ключови характеристики
Това е екзотермичен процес, тъй като газообразните частици трябва да загубят енергия под формата на топлина и да я отдадат на околната среда. По този начин се постига, че продуктът на тази реакция има по-малко енергия от тази на реагентите. По такъв начин, че да се охлади достатъчно, за да които могат да образуват кристали, да се втвърдят или да замръзнат на повърхността. Този обратен процес на сублимация може да се види там, където има достатъчно заледена повърхност, така че кристалите да могат да се отлагат директно върху нея.
Когато говорим за отлагане, нямаме предвид факта, че частиците се отлагат от газовата фаза, без действително да намокрят повърхността. Обикновено откриваме обратни явления на сублимация върху ледени обекти като замръзване, което се отлага върху листата през зимата. Можем да открием това отлагане, тъй като то е образувано от тънък слой кристали, въпреки че може да бъде и видим прах или глина.
Благодарение на контрола на този процес Могат да се получат нови многослойни материали, когато всеки слой се състои от специфично твърдо вещество, което се отлага както от физически, така и от химически процеси. За да разберете по-добре това явление, можете да се консултирате с информация за кондензация и сублимация и за състоянията на водата.
Ролята на обратната сублимация
Както подсказва името му, това е сублимация на сложен процес. Не се основава на твърдо изпаряване, а на газ, който се втвърдява или замръзва. Може да бъде доста изненадващо да се мисли, че даден газ може да се охлади до такава степен, че дори не е необходимо да преминава през него, на първо място е бил течен.
Нека да видим каква е ролята на повърхността в обратната сублимация. Когато газът е силно неподреден и дифузен, той започва да пренарежда своите детайли и да се утвърди като твърдо вещество, когато температурите паднат. Това пренареждане е термодинамично трудно за изпълнение. И то е, че се нуждае от тип опора, която може да приема газовите частици, за да могат да бъдат концентрирани. След като частиците се концентрират, те могат да си взаимодействат помежду си, за да обменят топлина с по-студената повърхност.
Ето как те губят енергия благодарение на повърхността, действаща като топлообменник. Тъй като частиците обменят топлина с по-студената повърхност, те стават по-бавни и се образуват първите кристални ядра. Тези ядра служат за отлагане на други групи частици и останалата част от околния газ. Благодарение на тази структура може да започне да се образува обратна сублимация. Крайният резултат от този процес е, че върху повърхността се образува слой от твърдо стъкло. За да научите повече за състоянията на водата, можете да посетите нашата статия за .
Условия за настъпване на обратна сублимация
За да се осъществи този процес, на първо място трябва да има няколко условия. Първият е, че повърхността на контакт с частиците трябва да има температура под точката на замръзване. Това означава, че Газът трябва да бъде преохладен по такъв начин, че веднага щом докосне повърхността, неговата стабилност може да бъде нарушена.
От друга страна, ако повърхността е достатъчно хладна, високата температура на газа може да се пренесе по-бързо, за да накара всички частици да се адаптират към структурата на повърхността. Съществуват различни методи за обратна сублимация, при които контактната повърхност дори не трябва да е студена, за да настъпи реакция. Технологичната индустрия работи много с този процес и той се нарича отлагане на химически пари чрез изгаряне.
Примери
Нека да видим кои са основните примери за този тип процеси. Когато извадим бира от хладилника, чашата е покрита с бяло. А бутилката предлага достатъчно повърхностна площ, за да могат молекулите на водната пара да се сблъскат и бързо да загубят цялата си енергия. Ако чашата, която покрива бирата, е черна, белият цвят ще бъде много по-забележим. Можем да разкъсаме с нокът, за да видим, че парата е станала твърда.
Понякога този процес е такъв такъв, че бирата се покрива с бяла слана. Ефектът трае за кратко време, тъй като с изминаване на минути се кондензира и става влажен в ръката.
Друг пример е скрежът. Точно както се случва по стените на бирената бутилка, скрежът, който се отлага по вътрешните стени на някои хладилници, също има този процес. Тези слоеве от ледени кристали могат да се наблюдават и при риба тон на нивото на земята. Това е замръзване, което не пада от небето като снега. Въздухът е просто толкова студен, че когато удари повърхността на растенията, директно замръзва. Те преминават от газообразно състояние в твърдо състояние. За повече информация относно подобни явления вж цирусът.
Физическо и химично отлагане
Досега сме говорили само за вода. Въпреки това, това може да се случи и с други вещества или съединения. Да приемем, че имаме камера, в която съществуват газообразни частици злато. Тук можем да въведем леден и устойчив обект и слоеве злато ще бъдат отложени върху този обект. Същото би се случило с други метали или съединения, стига да не е необходимо повишаване на налягането за създаване на вакуум.
От друга страна, имаме химическо отлагане. Ако има химическа реакция между газа и повърхността, това е химично отлагане. Това обикновено се използва за полимерно покритие в промишлеността. Благодарение на химическото отлагане се обработват повърхности като диамант, волфрам, нитриди, карбиди, силиций, графен и др.
Както можете да видите, обратната сублимация е естествен процес, от който хората се възползват за различни приложения в индустрията. Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за обратната сублимация и как се случва.