昇華は吸熱性ですか?それとも発熱性ですか? (そしてなぜ?)

昇華は吸熱プロセスです。物質が液相を迂回して固相から気相に直接移動するには、環境からの熱エネルギーの吸収が必要です。この熱エネルギーの吸収は、固体構造を保持している分子間力を破壊し、気体状態への移行を可能にするために必要です。

まあ、それは単純な答えでした。ただし、このトピックについては、コンセプトを明確にするために知っておくべきことがいくつかあります。

それでは早速本題に入りましょう。

なぜ昇華は吸熱プロセスなのでしょうか?

昇華は、発生するために熱の形でエネルギーを吸収する必要があるため、吸熱プロセスです。吸熱プロセスは周囲から熱を吸収しますが、発熱プロセスは周囲に熱を放出します。

昇華中、物質は液相を通らずに固相から直接気相に移行します。このプロセスでは固体内の力や分子間結合を破壊する必要があり、それにはエネルギーの入力が必要です。

固体の粒子間の引力に打ち勝ち、それらを気体状態に変換するにはエネルギーが必要です。

固体物質に熱エネルギーを与えると、その熱エネルギーによって粒子の運動エネルギーが増加し、粒子を固相に保持する分子間力に打ち勝つことができます。

その結果、粒子はよりエネルギー的になり、気体として自由に動きます。この環境からの熱エネルギーの吸収により、プロセスは吸熱性になります。

すべての相変化が同じエネルギーの移動を伴うわけではないことに注意することが重要です。たとえば、固体が液体に溶けたり、液体が蒸発して気体になったりするプロセスも、エネルギーの入力を必要とするため、吸熱プロセスです。

対照的に、凝縮(気体から液体) や凍結(液体から固体) などのプロセスは、熱エネルギーを環境に放出するため、発熱プロセスです。

昇華は環境に熱を放出しないため、発熱プロセスではありません。代わりに、分子間力を破壊し、固体を直接気体に変換するために熱エネルギーを吸収する必要があります。

昇華中に、固体分子はそれらを保持する引力に打ち勝つのに十分なエネルギーを獲得し、気体に変化します。これには、分子間結合を破壊し、粒子の運動エネルギーを増加させるために熱エネルギーを入力する必要があります。

エネルギーが放出される発熱プロセスとは異なり、昇華は環境から熱を吸収して相変化を促進します。

昇華中、固体粒子は周囲からエネルギーを吸収し、周囲温度の低下を引き起こします。

この冷却効果は、ドライアイス(固体二酸化炭素) や防虫剤 ( ナフタレン) などの物質が昇華するときに観察されます。熱が吸収されると、環境はエネルギーを失い、その結果、温度が低下します。

全体として、昇華は吸熱プロセスです。これは、環境に熱を放出するのではなく、分子間力を破壊して固体を直接気体に変換するために熱エネルギーの入力を必要とするためです。