Süblimasyon & Su Çevrimi İlişklisi

Süblimasyon, ara sıvı aşaması olmaksızın maddenin katı ve gaz halindeki fazları arasındaki dönüşümdür. Su döngüsüyle ilgilenenlerimiz için süblimasyon, çoğunlukla kar ve buzun önce suda erimeden havadaki su buharına dönüşme sürecini tanımlamak için kullanılır. Süblimleşmenin tam tersi, su buharının doğrudan buza dönüştüğü “kırağılaşma” dır.

Süblimleşmenin, en azından buzla değil, gerçekten gerçekleştiğini görmek kolay değildir. Süblimasyonun sonuçlarını görmenin bir yolu, donma noktasının altındaki bir günde ıslak bir gömleği dışarıya asmaktır. Sonunda gömleğin içindeki buz kaybolacak. Aslında, süblimasyonu görselleştirmenin en iyi yolu su kullanmak değil, bunun yerine karbondioksit kullanmaktır.

“Kuru buz” aslında -78.5 ° C’de (-109.3 ° F) süblimleşen veya gaza dönüşen katı, donmuş karbondioksittir. Gördüğünüz sis aslında soğuk karbondioksit gazı ile soğuk, nemli havanın bir karışımıdır, yani kuru buz “süblimleşerek” oluşur.

Süblimleşme, düşük bağıl nem ve kuru rüzgarlar gibi belirli hava koşulları mevcut olduğunda daha kolay gerçekleşir. Süblimasyon, hava basıncının daha düşük rakımlardan daha düşük olduğu yüksek rakımlarda daha fazla meydana gelir. Güçlü güneş ışığı gibi enerjiye de ihtiyaç vardır. Dünya üzerinde süblimleşmenin çok olduğu bir yer seçecek olsaydım, Everest’in güney yüzünü seçilebilir. Düşük sıcaklıklar, kuvvetli rüzgarlar, yoğun güneş ışığı, çok düşük hava basıncı – sadece süblimasyonun oluşması için bir reçete.

Mount Washington Gözlemevi’nden Dave Thurlow, The Weather Notebook’da süblimasyonun iyi bir açıklamasını sunuyor:

“Tabiat Ana için taze bir kar örtüsünden kurtulmanın birden fazla yolu var. En yaygın yol, elbette eritmektir – bu da herkese sulu kar, çamur ve su içinde yürümenin zevkini verir. Ama batıda ABD, karı erimeden önce buharlaştıran Chinook veya “kar yiyici” denen bir rüzgar var. Chinook rüzgarları, Rocky Dağları’nın üzerinden geçerken nemi sıkılan Pasifik’ten batı rüzgarlarıdır. Bu rüzgarlar dağlardan yüksek ovalara indiğinde, oldukça hafif ve aşırı derecede kuru olabilir – 60 veya 70 derece kadar sıcak olabilir. Fahrenheit – 15 Santigratın üzerinde – bağıl nem oranı % 10 veya daha az. Hava o kadar kurudur ki bir kar paketine çarptığında donmuş su buharlaşır, doğrudan buzdan buhara geçer ve sıvı fazı tamamen atlar. Buna denir. süblimasyon ve kurak Batı’da karın kaybolmasının yaygın bir yoludur. “

Isı olmadan olmaz:

İşleme enerji (ısı) ilavesi olmadan buz süblimleşerek buhara dönüşemez. Güneş ışığının doğal dünyada büyük bir rol oynadığı yer burasıdır. Su, suyu buharlaştırmak için gereken ısı miktarı olan “buharlaşma ısısı” olarak adlandırılan fiziksel bir özelliğe sahiptir. Tam bir ısı miktarı istiyorsanız, suyun buharlaşma ısısı 540 kalori / gram veya 2,260 kilojul / kilogramdır. Bu, suyu buza dönüştürmek için (80 kalori / gram olan gizli füzyon ısısı) ihtiyaç duyulandan çok daha fazla enerji demektir. Ayrıca suyu donma noktasından kaynama noktasına kadar ısıtmak için gereken enerjinin yaklaşık beş katıdır. Özetle, buzun buhara süblimleşmesinin gerçekleşmesi için enerjiye ve buharlaşma aşamasında enerjinin çoğuna ihtiyaç duyulmaktadır. Buz formundaki bir santimetreküp (1 gram) suyun erimesi için 80 kalori, kaynama noktasına yükselmesi için 100 kalori ve buharlaşması için 540 kalori daha gerekir, toplam 720 kalori. Süblimasyon aynı enerji girişini gerektirir, ancak sıvı fazı atlar.