Задание №19 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать фазовую диаграмму состояния вещества (в данном случае воды). На такой диаграмме обычно изображены области существования твёрдой, жидкой и газообразной фаз в зависимости от давления $P$ и температуры $T$.

1. Физическое явление. Переход вещества из твёрдого состояния сразу в газообразное (минуя жидкую фазу) называется сублимацией (или возгонкой). Обратный процесс называется десублимацией.

2. Условия перехода. На фазовой диаграмме существует так называемая тройная точка. Это строго определённые значения температуры и давления, при которых все три фазы (лёд, вода и пар) находятся в равновесии.
— Если давление в системе выше давления в тройной точке, то при нагревании лёд сначала плавится (превращается в жидкость), а затем жидкость закипает (превращается в пар).
— Если давление в системе ниже давления в тройной точке, то при нагревании лёд будет переходить сразу в состояние пара, минуя жидкую фазу.

3. Анализ точки А. Точка А на диаграмме соответствует определённому давлению $P_A$ и температуре $T_A$. Если точка А расположена в области «Лёд» при давлении ниже давления тройной точки (которое для воды составляет примерно $611,65$ Па или около $0,006$ атм), то такой переход возможен.

4. Вывод. Да, лёд можно перевести в пар, минуя жидкое состояние. Для этого необходимо, чтобы процесс нагревания происходил при достаточно низком давлении (ниже давления в тройной точке). На диаграмме это соответствует перемещению из точки А вправо вдоль горизонтальной линии (изобары), которая не пересекает область жидкого состояния, а сразу переходит из области «Лёд» в область «Пар».

Ответ: Можно. Данный процесс называется сублимацией; он возможен, если давление в системе ниже давления, соответствующего тройной точке на фазовой диаграмме.

Источник: ФИПИ