Все знают про фазовые состояния вещества: твердое, газообразное и жидкое. А так же известно, что все вещества в жидкой фазе испаряются, переходят в газообразную фазу. При повышении температуры газов они переходят в плазму, в четвертое состояние вещества. Фазовые состояния вещества напрямую связаны с его температурой.
Но оказывается, материя в твердом состоянии умеет превращаться в газообразное, минуя жидкую фазу. Вспомните, как сохнет постиранное белье на морозе. Медленно, но сохнет. Вначале висит как камень, а спустя несколько дней лед каким-то образом испаряется. Превратиться лед в воду не мог, низкие температуры воздуха это не позволяли сделать. Обычно говорят, что лед вымораживается, но за счет какого явления?
Существует физическое явление испарения твердых веществ. Называется возгонка. Или его еще называют сублимация. Наверное, многие слышали про сублимированные продукты.
Конечно, замороженное белье лучше сохнет не в сильный мороз, а когда температура воздуха близка в нулю. Ведь для испарения льда нужна энергия. В более теплом веществе тепловой энергии больше. Интенсивность испарения льда можно изобразить на этой кривой:
Как испарятся лед? Между молекулами воды слабые связи и они могут обрываться даже в состоянии льда и молекулы улетают.
Кроме льда, сразу в газ при нормальных условиях (при комнатной температуре и атмосферном давлении) могут превращаться и другие вещества, например, йод и сухой лед (замороженный углекислый газ). При 20°C диоксид углерода переходит в жидкость только при давлении более 6 МПа.
Возгонку широко используют при сублимации (сушке) продуктов в замороженном состоянии. Только делают это в вакуумных камерах, где лед испаряется намного интенсивнее. И испаряется до тех пор, пока в камерах не появятся насыщенные пары воды. Поэтому, газ из камер постоянно откачивают.
Всем известный растворимый или сублимированный кофе получают из замороженного кофейного экстракта через обезвоживание вакуумом. Сублимированные продукты превосходят сушёные по пищевой ценности, так как возгонке поддаётся только лед (вода), а при термическом испарении теряются многие полезные вещества.
Существует и обратный процесс – десублимация. Здесь самый известный все пример – это появление изморози, ледяных узоров на окне. Или ледяных кристаллов на холодных металлических поверхностях.
Водяные пары из воздуха превращаются сразу в лед, кристаллы которого растут на стекле. Иногда это происходит очень быстро.
Используя этот эффект, в промышленности выращивают различные кристаллы из газовой среды.
В чем это явление возгонки заинтересовало автора статьи? В том, что скорость возгонки или сублимации не учитывается в моделях образования ледников и расчета из возраста. Считается, что льды Гренландии или Антарктиды последние десятки тысяч лет только накапливались. Скорость накопления считается по темным слоям (якобы летним периодам с таянием). Но в этих регионах даже летом отрицательные температуры. Как может лед подтаивать? Если не выпадает снег, то при повышении температуры он испаряется, оставляя больше твердых пылевых частиц в этом слое.
Если долгое время нет снега, то под солнечными лучами лед повышает свою температуру и испаряется интенсивнее. Испарение льда и снега особенно заметно в городах.
А если выпадает снег? То образуется новый свежий слой, который тоже начинает испарятся. А т.к. в воздухе есть пыль, то в испарившемся слое концентрация пыли будет выше, слой будет более темный. И это повторяться может несколько раз за месяц или даже неделю. Слои в ископаемых льдах – это не периоды зима-лето.
Еще вечная мерзлота может не только таять, но и, получается, испаряться в тех местах, где ее слои оголились. Это явление возгонки должны учитывать климатологи, кто занимается изучением древнего климата Земли. Или те, кто подсчитывает запасы снега или льда в ледниках и горах. Но все говорят только про таяние льдов. Про их испарение никогда не слышал.
***
Про другое необычное свойство воды и почему у человека температура тела именно 36,6 гр - была статья здесь: