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干冰升华是放热吗

干冰升华是放热吗

2023-12-07 16:11 411浏览

我们经常看到舞台表演中有释放干冰的现象,把整个舞台营造一种仙境的感觉,非常好看。那么,对于这一情况其实属于一种物理现象,让我们一起来学习一下吧。

干冰升华是放热吗

不是

干冰就是固态的二氧化碳;物质由固态直接变成气态的过程叫升华,物质的升华过程是吸热的;物质由气态变成液态的过程叫液化,液化过程是放热的。

干冰升华的白气是什么

干冰升华后的白色气体是水雾。

干冰比水的温度低很多,升华时,会使周围空气的温度快速降低,空气温度下降后,水蒸气就会发生液化现象,放出热量,从而产生水雾。

干冰是固态的二氧化碳,在6250千帕压力下,把二氧化碳液化成无色的液体,再在低压下迅速凝固而得到。现在干冰已经广泛应用到了许多领域。其后的1834年德国的奇络列成功地制出了固体二氧化碳。但是当时只是限于研究使用,并没有被普遍使用过。

升华指物质从固态不经过液态直接变成气态的相变过程。升华是吸热过程升华所吸收的焓叫升华焓或升华热。同一物质的升华热永远比蒸发热的数值要大。

什么是升华热

升华热是单位质量的物质升华时所吸收的热量,也等于单位质量的同种物质在相同条件下的熔解热与汽化热之和。物质升华时,粒子直接由点阵结构变为气体分子,因此,一方面要克服粒子间的结合力而作功,另一方面还要克服外界的压强而作功。由于物质升华时要吸收大量热量,所以可用来致冷。

升华热的原理及应用

物质,在升华过程中所吸收的相变潜热称为升华热,它是单位质量的物质,在一定的压强和温度下,由固相转变为气相时所吸收的热量。升华时,固体粒子直接转变成气体分子,一方面要克服固体粒子间的结合力作功,另一方面还要克服外界的压力作功,所以物质的升华热很大。例如固态CO(干冰),在latm下,当温度为-78.5℃时,升华热为573kJ/kg。可见干冰的升华热很大,在工业上常用于食品冷冻及作为人工降雨的制冷剂。现代高速飞机,为克服“热障”(飞机高速飞行时与空气摩擦生热造成的危害)的措施之一,就是利用涂于飞机表面石墨的升华来降温的。

晶体的升华热和液体的汽化热一样,也是随温度升高而减小的。在固、液、气三相平衡共存的温度下,晶体的升华热等于熔解热与汽化热之和。单位质量的结晶形态固体在一个确定温度下熔解所需要的热量叫熔解热。它也等于单位质量的液态物质在不变的温度下晶化成为固体所放出的热量。单位质量的液体在一个确定温度下汽化(蒸发)所需要的热量叫汽化热。如水的汽化热为607kcal/kg,熔解热为80kcal/kg,升华热就是687kcal/kg。

密闭容器升华热:若升华是在密闭容器中进行,经过一段时间,升华和凝华达到动态平衡,此时固气两相平衡共存的压强,即为饱和蒸气压,相应的温度称为凝华温度。饱和蒸气压的大小与温度相关,温度越高,饱和蒸气压越大。一般固体,如金属在常温下的饱和蒸气压都很低,例如铝在熔点962℃的饱和蒸气压也不过只有2×10mmHg。有的固态物质的饱和蒸气压很高,如干冰在一78.5℃时的饱和蒸气压为760mmHg,碘在114℃时的饱和蒸气压为90mmHg。与金属相比,冰的饱和蒸气压也比较高,0℃时为4.6mmHg,-1℃时为4.22mmHg,在-10℃时也有1.95mmHg。

应指出的是,饱和蒸气在凝华过程中也需要结晶核。在低于凝华温度时仍不结晶的蒸气称为过冷蒸气或称为过饱和蒸气,过冷蒸气也是一种亚稳态,一旦有了结晶核,它很快就可以凝华成为晶体。

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