انتقالات المرحلة: التصاعد والترسب

من الشائع ملاحظته أن الجليد العادي يذوب حسب الظروف المحيطة،لكن الجليد الجاف لا يذوب،وبدل أن يذوب يتحول الجليد الجاف مباشرة إلى حالة الغاز. هذا التحول من الصلابة إلى الغاز دون المرور في مرحلة السيولة يُعرف بالتسامي. بشكل عام،تمتاز المواد القابلة للتسامي بضعف القوى البين جزيئية في حالة الصلابة.

في الجليد الجاف،أو ثاني أكسيد الكربون في حالة الصلابة،توجد قوى تشتت ضعيفة بين جزيئات ثاني أكسيد الكربون. عند الضغط الجوي،يبقى الجليد الجاف صلبًا،في درجة حرارة أدنى من 78.5 مئوية. غير أن الجزيئات السطحية عند درجة 78.5 مئوية تكتسب ما يكفي من الطاقة الحرارية للتغلب كليًا على قوى الجذب والتحول مباشرة إلى مرحلة الغاز.

وهذه هي نقطة التسامي للجليد الجاف. كمية الطاقة اللازمة لتسامي مول واحد من مادة صلبة ما،تسمى حرارة التسامي المولية لتلك المادة،أو حرارة التسامي لتلك المادة. لأن التسامي عملية امتصاص للحرارة،فإن قيمة المحتوى الحراري له تكون دائمًا موجبة.

عكس التسامي وهو التحول المباشر من بخار إلى صلب يسمى الترسب. عندما تتصادم جزيئات الغاز مع أسطح صلبة أكثر برودة،تفقد من حرارتها. تتسبب التصادمات المتعددة بخسارة الحرارة بكميات كبيرة،فتترسب الجزيئات في نهاية المطاف.

بما أن الترسب يتخلله فقدان للطاقة،فهو مرحلة تغيير حالة،فيها طرد للطاقة تكون قيمة محتواها الحراري سالبة. ورغم أن المحتوى الحراري للترسب سالب،إلّا أنه يساوي في المقدار المحتوى الحراري للتسامي. عندم يحدث التسامي داخل نظام مفتوح،تتطاير معظم الجزيئات المتسامية في الهواء ولا تعود مطلقًا.

بالتالي فإن سرعة التسامي أكبر بكثير من سرعة الترسب. غير أنه في نظام مغلق،يحدث التوازن بين الصلب والبخار عند نقطة التسامي للمادة الصلبة. الضغط الجزئي،الذي يمارسه الغاز في التوازن الديناميكي مع مادته الصلبة،يسمى ضغط البخار لذلك الغاز.

المواد الصلبة التي تتسامى تمتاز بضغط بخار مرتفع. الجليد الجاف،على سبيل المثال،يصل ضغط بخاره إلى 56.5 جو عند درجة حرارة 20 مئوية. ولكن بما أن،معظم المواد الصلبة لها ضغط بخار منخفض،عند درجات حرارة يمكن الوصول إليها بسهولة،فإن التسامي ليس شيئًا مألوفًا.