Hiện tượng thăng hoa là gì? Ứng dụng của hiện tượng thăng hoa

Hiện tượng thăng hoa là một trong những hiện tượng hoá học phổ biến ngay trong cuộc sống hàng ngày. Vậy hiện tượng thăng hoa là gì và nó có những đặc điểm gì cần lưu ý?

Hiện tượng thăng hoa là gì

Thăng hoa là quá trình chuyển pha của một chất từ ​​trạng thái rắn sang trạng thái khí một cách trực tiếp mà không qua trạng thái lỏng.

Trong giản đồ pha, ở phần mà nhiệt độ và áp suất thấp hơn điểm ba , có một đường ranh giới giữa pha khí và pha rắn. Bất kỳ quá trình nào từ pha khí qua đường ranh giới này đến pha rắn được gọi là quá trình khử khí sinh. Quá trình ngược lại, tức là quá trình chuyển từ pha rắn sang pha khí qua đường ranh giới này, được gọi là thăng hoa. Hầu hết các chất có thể thăng hoa thành chất rắn giống như trước khi thăng hoa sau khi thăng hoa thành hơi, nhưng một số chất rắn sẽ tạo thành chất rắn có cấu trúc khác sau khi thăng hoa và thăng hoa, chẳng hạn như photpho đỏ sau khi thăng hoa rồi thăng hoa trở thành photpho trắng.

Hiện tượng thăng hoa là gì

Thăng hoa là một quá trình thu nhiệt, và entanpi được hấp thụ bởi sự thăng hoa được gọi là entanpi thăng hoa hay nhiệt của sự thăng hoa. Nhiệt thăng hoa của cùng một chất luôn lớn hơn nhiệt bay hơi.

Ví dụ của hiện tượng thăng hoa

Các hiện tượng thăng hoa trong hoá học được bắt gặp rất nhiều ở trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Dưới đây là một số hiện tượng thăng hoa tiêu biểu.

Hiện tượng thăng hoa của iot

Sự thăng hoa của iot là khoảng 45 ° C, trong khi điểm nóng chảy của iot là khoảng 113 ° C. Vì vậy, trước khi đạt đến điểm nóng chảy, nó sẽ thăng hoa.

Trên thực tế, các chất khác có thể thăng hoa cũng có tính chất tương tự, đó là nhiệt độ thăng hoa thấp hơn nhiệt độ nóng chảy nên không thấy nóng chảy, trực tiếp trở thành chất khí.

Điểm nóng chảy của iot là: 113,5 ° C, và điểm sôi là: 184,4 ° C.

Iot dễ thăng hoa vì điểm thăng hoa của iot tương đối gần với điểm nóng chảy.

Áp suất hơi của iot tăng mạnh khi nhiệt độ tăng. Điểm nóng chảy của iot là 112,7 ° C, điểm ba của iot là 114,15 ° C và áp suất hơi là 11,9 kPa. Tại ba điểm O, iốt rắn, lỏng và khí cùng tồn tại. Rõ ràng, áp suất hơi của chất rắn càng cao thì sự thăng hoa của chất rắn càng dễ dàng. Thông thường, iot rắn được đun nóng trong bình hở, do hơi iot thoát ra liên tục và không thể đạt áp suất 11,9 kPa nên iot rắn thăng hoa trực tiếp mà không nóng chảy. Để thu được iot lỏng, cần tạo điều kiện áp suất hơi vượt quá 11,9 kPa.

Ví dụ về hiện tượng thăng hoa của băng phiến

Nhiệt độ nóng chảy của băng phiến rất cao, không khí rất dễ làm băng phiến hòa tan, dẫn đến băng phiến dễ thăng hoa. Sự thăng hoa của băng phiến thực chất là quá trình chất rắn chuyển trực tiếp thành chất khí, dưới góc độ hiển vi vẫn là sự chuyển động của các phân tử, do nồng độ chênh lệch nên có xu hướng khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến những nơi có nồng độ thấp, và tiếp tục khuếch tán vào không khí, vì vậy băng phiến ngày càng nhỏ.

Ví dụ của hiện tượng thăng hoa (băng phiến)

Hiện tượng thăng hoa – đá khô

Đá khô dùng để chỉ carbon dioxide ở dạng rắn, thu được bằng cách ngưng tụ carbon dioxide thành một chất lỏng không màu dưới áp suất 6250,5498 kPa, và sau đó đông đặc nhanh chóng ở áp suất thấp. Hơn nữa, nhiệt độ của đá khô thấp hơn rất nhiều so với nhiệt độ của nước nên tương đương với việc làm nóng đá khô, đá khô sẽ hấp thụ nhiệt và thăng hoa khiến nhiệt độ của nước giảm xuống, thậm chí đóng băng.

Ứng dụng của hiện tượng thăng hoa trong cuộc sống

Hiện tượng thăng hoa có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

Tạo mưa nhân tạo

Nếu như một khu vực bị hạn hán trong thời gian quá lâu, người ta sẽ sử dụng đá khô để tạo mưa nhân tạo. Máy bay thả đá khô ở độ cao lớn và đá khô đi vào lớp mây lạnh và nhanh chóng thăng hoa thành khí. Một lượng nhiệt lớn bị hấp thụ từ môi trường xung quanh làm nhiệt độ của không khí giảm mạnh nên hơi nước trong không khí cao tan thành các hạt băng nhỏ, các hạt băng nhỏ này dần dần trở thành lớn hơn và rơi xuống, và khi gặp không khí ấm, chúng tan thành những giọt mưa và rơi xuống đất.

Hiệu ứng sương mù trắng

Trong các buổi biểu diễn sân khấu, để tăng hiệu quả biểu diễn, người ta rải đá khô lên sân khấu để tạo “sương mù trắng”, tạo cảm giác lâng lâng cho người xem. “Sương mù trắng” được hình thành do hiện tượng thăng hoa của đá khô để hấp thụ nhiệt và hóa lỏng hơi nước trong không khí thành những giọt nước nhỏ.

Ứng dụng của hiện tượng thăng hoa

Chữa cháy bằng đá khô

Nguyên nhân chủ yếu là nó thăng hoa khi bị nung nóng, và nó cần hấp thụ một lượng nhiệt lớn, do đó nhiệt độ của vật liệu cháy thấp hơn điểm bắt lửa của nó.

Ứng dụng y tế của hiện tượng thăng hoa

Một loại “phương pháp áp lạnh” trong y học thực chất là lấy nhiệt độ thấp thông qua sự thăng hoa của đá khô để làm đông nhanh mô ở nhiệt độ thấp, để mô bị hoại tử, và đạt được mục đích chữa bệnh mà không cần “dao kéo”.

Trên đây là những thông tin về hiện tượng thăng hoa trong hoá học. Đây là một hiện tượng đặc biệt và có tầm quan trọng lớn trong nghiên cứu khoa học cũng như đời sống hàng ngày của con người.