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A condição do ponto triplo para sublimação

1880
  • Josiah Willard Gibbs
Aparelho de laboratório que demonstra a sublimação e as transições de fase na termodinâmica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Sublimation, the direct phase transition from solid to gas, occurs at temperatures and pressures below a substance’s ponto triplo. The triple point is the unique termodinâmica Estado em que as fases sólida, líquida e gasosa podem coexistir em equilíbrio. Em um diagrama de fases, a curva de sublimação separa as fases sólida e gasosa, tendo origem na origem e terminando no ponto triplo.

The concept of the ponto triplo is a cornerstone of thermodynamics, formally described by Josiah Willard Gibbs’ phase rule. The phase rule, [latex]F = C – P + 2[/latex], relates the number of degrees of freedom (F) of a system to the number of components (C) and the number of phases (P) in equilibrium. For a pure substance (C=1), if three phases coexist (P=3), the number of degrees of freedom is F = 1 – 3 + 2 = 0. This means the state is invariant; it can only exist at a single, specific combination of temperature and pressure, which is the triple point.

O diagrama de fases de uma substância representa graficamente as condições sob as quais suas diferentes fases são estáveis. Normalmente, é um gráfico de pressão versus temperatura. O diagrama é dividido em regiões sólida, líquida e gasosa por limites de fase. A linha que separa as regiões sólida e gasosa é a curva de sublimação. Qualquer ponto nessa linha representa um estado em que as fases sólida e gasosa estão em equilíbrio. Se partirmos da região da fase sólida e diminuirmos a pressão a uma temperatura constante, cruzar essa linha induzirá a sublimação. Da mesma forma, aquecer um sólido a uma pressão constante abaixo da pressão do ponto triplo também o fará sublimar. Para a água, o ponto triplo está a 0,01 °C (273,16 K) e a uma pressão de 611,657 Pa. Qualquer pressão abaixo desse valor fará com que o gelo sublime diretamente em vapor de água ao ser aquecido, sem passar pela fase líquida. Esse princípio é fundamental para processos como a liofilização, em que baixa pressão é aplicada a materiais congelados para remover o conteúdo de água de forma eficiente, sem os efeitos danosos do calor intenso.

UNESCO Nomenclature: 2210
Termodinâmica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Estudos sobre os estados da matéria por Antoine Lavoisier
  • desenvolvimento da teoria cinética dos gases por Clausius e Maxwell
  • formulação das leis da termodinâmica
  • early observations of phase changes, such as the boiling of water and melting of ice

Aplicações

  • freeze-drying (liofilização) of food and pharmaceuticals
  • Entendendo a formação da cauda de um cometa no vácuo do espaço.
  • formação de gelo (deposição)
  • purificação de compostos químicos por sublimação a vácuo
  • fabricação de gelo seco

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • on-site water purification systems for arid environments using solar-powered vacuum sublimation
  • advanced material revestimento techniques using controlled sublimation-deposition in microgravity
  • self-healing materials with embedded sublimating agents that vaporize to fill micro-cracks
  • sublimation-based cooling systems for high-power electronics in space applications
  • targeted drug delivery systems where a solid drug sublimes at body temperature in a specific organ
  • creating ultra-porous aerogels by sublimating a frozen solvent from a gel matrix
  • planetary terraforming by sublimating polar ice caps on mars using focused solar energy
  • forensic techniques to recover latent fingerprints from delicate surfaces via sublimation of a marker compound
  • 3d printing of complex, low-density structures using sublimable support materials
  • art installations with ephemeral sculptures made of slowly sublimating materials
Relacionado a: sublimação, ponto triplo, diagrama de fases, transição de fase, termodinâmica, pressão, temperatura, regra das fases de Gibbs, sólido, gás.

Contexto histórico

A condição do ponto triplo para sublimação

1870
1873
1877
1880
1882-01-01
1883
1884
1869
1871
1876
1877
1880
1882-01-01
1884
1885

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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