Просмотр кода страницы Сублимация (физика)

{{значения|Сублимация}}
{{External media
|image1=[http://images.vfl.ru/ii/1583929565/6b763ce2/29839595.jpg Сублимация гранулированного [[Сухой лёд|сухого льда]]]
|image2=[http://images.vfl.ru/ii/1583251775/26b67926/29766224.png Очистка [[иод]]а возгонкой]
}}
[[Файл:Фазовые переходы первого рода на фазовой диаграмме.svg|thumb|300px|Фазовые переходы первого рода на фазовой диаграмме]]
[[Файл:Ice Sublimation Curve Linear P Rus.gif|thumb|300px|Сублимационная кривая водяного льда — равновесный участок «твёрдое тело — газ» на [[Фазовая диаграмма|фазовой диаграмме]] воды]]
[[Файл:Phase diagram of iodine.svg|thumb|300px|Фазовая диаграмма иода: тройная точка 386,65 К (113,5 °С), 12,1 кПа (0,12 атм); критическая точка 819 К (546 °С), 11,7 МПа (115 атм)<br>Ниже температуры тройной точки на диаграмме фазового равновесия имеется только линия сублимации. Поэтому при относительно медленном ([[Квазистатический процесс|квазистатическом]]) нагреве в открытой системе, когда подавляющая часть подводимой от нагревателя энергии расходуется на фазовый переход (возгонку), а не на повышение температуры твёрдой фазы, иод не плавясь возгоняется и превращается сразу в пары. Наоборот, при охлаждении иод десублимируется и образует кристаллы минуя жидкое состояние. Для превращения в жидкость твёрдый иод нагревают в закрытом сосуде. При очень быстром (нестатическом) нагреве иод плавится даже в открытом сосуде.]]
'''Сублима́ция''' (от {{lang-la|[[wikt:sublimo#Латинский|sublimo]]}} «возносить»), '''возго́нка''' — переход [[вещество|вещества]] из твёрдого [[Агрегатное состояние|состояния]] сразу в парообразное, минуя стадию [[Плавление|плавления]] (перехода в жидкое состояние) и [[кипение|кипения]]. Поскольку при возгонке изменяется [[удельный объём]] вещества и  поглощается [[энергия]] (''теплота сублимации''), возгонка является [[фазовый переход|фазовым переходом]] первого рода{{sfn|''Раков Э. Г.'', Сублимация и десублимация (БРЭ)|2016}}{{sfn|''Горелик А. Г.'', Сублимация|1995}}.

Обратным процессом является [[десублимация]] — конденсация вещества из парообразного состояния, минуя жидкое, непосредственно в твёрдое состояние{{sfn|''Горелик А. Г.'', Сублимация|1995}}. Как и сублимация, десублимация представляет собой фазовый переход первого рода. Десублимация может осуществляться на холодной поверхности или при смешении паров вещества с более холодным газом, при расширении некоторых сжатых газов (образование твёрдого [[Диоксид углерода|диоксида углерода]] при работе [[Огнетушитель#Углекислотные огнетушители|углекислотных огнетушителей]]). Примерами десублимации служат такие [[атмосферные явления]], как десублимация атмосферной влаги с образованием [[Иней|инея]] на поверхности земли и [[Изморозь|изморози]] на ветвях деревьев и проводах, морозных узоров на оконных стёклах{{sfn|''Раков Э. Г.'', Сублимация и десублимация (БРЭ)|2016}}. Образование и изменение ядер комет также имеет сублимационно-десублимационную природу{{sfn|''Горелик А. Г.'', Сублимация|1995}}.

Оба процесса — и сублимация, и десублимация — протекают при [[Температура|температуpaх]] и [[Давление|давлениях]] ниже тех, что соответствуют [[Тройная точка|тройной точке]] рассматриваемого вещества{{sfn|''Раков Э. Г.'', Сублимация и десублимация (БРЭ)|2016}}.

== Примеры возгонки ==
=== Сублимация иода ===
Возгонка характерна, например, для элементарного [[иод]]а I<sub>2</sub>, который при нормальных условиях не имеет жидкой фазы: чёрные с голубым отливом кристаллы сразу превращаются (сублимируются) в газообразный молекулярный иод (медицинский «иод» представляет собой спиртовой [[раствор]]).

=== Сублимация углекислого газа (сухого льда) ===

[[Сухой лёд]] (твёрдый [[Диоксид углерода|углекислый газ]]) является наиболее типичным примером вещества, подвергающегося при нормальном атмосферном давлении возгонке. Температура сублимации углекислого газа составляет 194,65 [[Кельвин|K]] (или - 78,5[[Градус Цельсия|°C]]), в жидком состоянии диоксид углерода может существовать только при повышенном давлении. Так, при 20°C диоксид углерода переходит в жидкость при давлении более 6 [[Паскаль (единица измерения)|МПа]] (61.183 [[Килограмм-сила|кгс/см²]]). 

=== Сублимация льда ===
Хорошо поддаётся возгонке [[лёд]], что определило широкое применение данного процесса как одного из способов сушки{{переход|#Сублимационная сушка}}.

== Применение процесса ==
[[Файл:sublimation apparatus.png|thumb|right|200px|Простой сублимационный аппарат. Очищаемое вещество конденсируется из газовой фазы на «пальце»-холодильнике, охлаждаемом водой.<br />'''1''' Вход холодной воды<br />'''2''' Выход холодной воды<br />'''3''' Вакуум/газ линия<br />'''4''' Сублимационная камера<br />'''5''' Сублимируемый продукт<br />'''6''' Сырой материал<br />'''7''' Внешний нагрев]]
В промышленности сублимацию и десублимацию используют для выделения веществ из газовых потоков (например, [[Фталевый ангидрид|фталевого ангидрида]], [[Фторид урана(VI)|гексафторида урана]]), очистки веществ, сублимационной сушки (например, пищевых продуктов), тепловой защиты [[Летательный аппарат|летательных аппаратов]] при [[Сверхзвуковая скорость|сверхзвуковых скоростях]] полёта, нанесения защитных и функциональных покрытий при изготовлении приборов и др.{{sfn|''Раков Э. Г.'', Сублимация и десублимация (БРЭ)|2016}}

=== Применение сублимации в лабораторной технике ===
На эффекте возгонки основан один из способов очистки твёрдых веществ. При определённой [[температура|температуре]] одно из веществ в смеси возгоняется с более высокой скоростью, чем другое. [[Пар]]ы очищаемого вещества [[Конденсация (теплотехника)|конденсируют]] на охлаждаемой поверхности. Прибор, применяемый для этого способа очистки, называется сублиматор.

=== Сублимационная сушка ===
{{main|Лиофилизация}}
'''Сублимационная сушка''' (''иначе'' лиофилизация; лиофильная сушка) (''англ.'' freeze drying ''или'' lyophilization) — процесс удаления растворителя из замороженных [[Раствор|растворов]], [[Гели|гелей]], [[Суспензия|суспензий]] и биологических объектов, основанный на сублимации затвердевшего растворителя (льда) без образования макроколичеств жидкой фазы.

При промышленной возгонке сначала производят заморозку исходного тела, а затем помещают его в [[вакуум]]ную  или заполненную [[инертные газы|инертными газами]] камеру. Физически процесс возгонки продолжается до тех пор, пока концентрация [[водяной пар|водяных паров]] в камере не достигнет нормального для данной температуры уровня, в связи с чем избыточные водяные пары постоянно откачивают. Возгонка применяется в [[химическая промышленность|химической промышленности]], в частности, на производствах взрывоопасных или [[взрывчатые вещества|взрывчатых веществ]], получаемых осаждением из водных растворов.

Возгонка также используется в [[Пищевая промышленность|пищевой промышленности]]: так, например, [[сублимированный кофе]] получают из замороженного кофейного экстракта через обезвоживание [[вакуум]]ом. [[Фрукт]]ы после сублимирования весят в несколько раз меньше, а в воде восстанавливаются. Сублимированные продукты значительно превосходят сушёные по пищевой ценности, так как возгонке поддаётся только вода, а при термическом испарении теряются многие полезные вещества.

== См. также ==
* [[Ассимиляция (вентиляция)|Ассимиляция]]
* [[Сублимационный принтер]]
* [[Сублимационная печать]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{статья|автор = Горелик А. Г.|заглавие = Сублимация|ссылка = http://www.edudic.ru/hie/4856/|язык =ru|издание =[[Химическая энциклопедия]]|издательство =[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]]|год =1995|том =4|номер = |страницы =449—451|doi = |ref =''Горелик А. Г.'', Сублимация}}
* {{статья|автор = Раков Э. Г.|заглавие = Сублимация и десублимация|ссылка = https://old.bigenc.ru/chemistry/text/4170808|язык =ru|издание =[[Большая российская энциклопедия]]|издательство =[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]]|год =2016|том =31|номер = |страницы =361|doi = |ref =''Раков Э. Г.'', Сублимация и десублимация (БРЭ)}}

== Ссылки ==
{{Состояния материи}}

[[Категория:Фазовые переходы]]
[[Категория:Тепломассообмен]]