相变：升华和气相沉积

人们经常观察到，在环境条件下，常规冰会融化，但干冰则不会融化；相反，干冰会直接转化为气相。从固体到气体的转变，没有经过液相，被称为升华。一般来说，升华的化合物 在固态时表现出微弱的分子间作用力。在干冰或固体二氧化碳中，二氧化碳分子之间存在微弱的色散力。在大气压力下，干冰 在 78.5°C 以下仍为固体。然而，在 78.5°C 时，表面分子 获得足够的热能可完全克服 吸引力，并直接转化为 蒸气相。这就是干冰的升华点。升华一摩尔固体所需的能量 称为摩尔升华热 或摩尔升华焓。由于升华是一个吸热过程，因此其焓值始终为正。升华的逆过程，也就是 从蒸气到固体的直接转变，被称为凝华。当气体分子与较冷的固体表面碰撞时，它们会失去热量。多次碰撞导致大量的热量流失，分子最终凝华。由于凝华涉及能量损失，它是一种放热相变，焓值为负。尽管凝华焓为负，但其大小与升华焓相同。当在开放系统中发生升华时，大多数升华的分子会分散在空气中，再也不会回来。因此，升华速率 大于凝华速率。然而，在封闭系统中，在固体的升华点处 建立了固体-蒸气平衡。气体与其固体动态平衡时所施加的分压 称为蒸气压。升华的固体具有较高的蒸气压。例如，干冰在 20°C 时的 蒸气压高达 56.5 atm。但是，由于大多数固体在容易接近的温度下 具有较低的蒸气压，因此升华并不常见。