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11.11: 相变:升华和气相沉积
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Chemistry

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Phase Transitions: Sublimation and Deposition
 
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11.11: 相变:升华和气相沉积

某些固体可以通过称为升华的过程绕过液体状态直接过渡到气体状态。 在室温和标准压力下,一块干冰 (固体二氧化碳) 会升华,似乎逐渐消失,而不会形成任何液体。 雪和冰在低于水熔点的温度下升华,这是一个缓慢的过程,风速可能会加速,在高海拔地区,大气压力会降低。 固体碘加热后,固体会变子并形成鲜艳的紫色蒸汽。 升华的反向称为气相沉积,在该过程中,气体物质直接凝结为固态,绕过液体状态。 结霜是气相沉积的一个例子。

与汽化一样,升华的过程需要输入能量以克服分子间吸引力。 因此,升华是一个内置式相变。 升华焓, ΔHsub ,是将一摩尔物质从固体状态转换为气体状态所需的能量。 例如,二氧化碳的升华表示为:

Eq1

同样,气相沉积反向过程的焓变化幅度相等,但与升华相反。 由于气相沉积涉及到分子间作用力的形成,因此它是一种外发性相变。

Eq2

考虑实现给定相变必须克服分子间吸引力的程度。 将固体转化为液体需要只能部分克服这些吸引力;向气体状态过渡需要完全克服它们。 因此,物质的熔化焓小于其汽化焓。 同一逻辑可用于在给定物质的所有相变的焓之间得出近似关系。 尽管描述不完全准确,但为了应用赫斯定律,可以方便地将升华建模为熔化的连续两步流程,然后是汽化。 从这种角度看,一种物质的升华焓可能被估计为其熔化与汽化焓的总和。

Eq3

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第10.3节:相变

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