升華熱

升華熱是單位質量的物質升華時所吸收的熱量，也等於單位質量的同種物質在相同條件下的熔解熱與汽化熱之和。物質升華時，粒子直接由點陣結構變為氣體分子，因此，一方面要克服粒子間的結合力而作功，另一方面還要克服外界的壓強而作功。由於物質升華時要吸收大量熱量，所以可用來致冷。例如，乾冰(固態二氧化碳)就是一種用途廣泛的致冷劑．

基本介紹

• 中文名：升華熱
• 外文名：sublimation heat
• 關係式：r=λ+L
• 單位：焦耳
• 研究對象：晶體
• 領域：冶金

概述

在升華過程中，微粒一方面必須要克服粒子間的結合力做功，另一方面還要克服外界的壓強而做功。根據能量守恆定律，此時必定要從外界吸收熱量。因此升華熱在數值上與熔解熱和汽化熱之和相等。其關係式為r=λ+L。

冬天晾在室外的結了凍的衣服會變乾，放在衣箱中的樟腦丸時間長了會變小，直到消失，這些現象說明了物質可以由固相不經液相而直接汽化。物質從固相直接轉變為氣相的過程稱為升華，相反的過程稱為凝華，如冬天在地面上結的霜，就是夜間由水氣凝華而成的冰晶。

原理及套用

物質，在升華過程中所吸收的相變潛熱稱為升華熱，它是單位質量的物質，在一定的壓強和溫度下，由固相轉變為氣相時所吸收的熱量。升華時，固體粒子直接轉變成氣體分子，一方面要克服固體粒子間的結合力作功，另一方面還要克服外界的壓力作功，所以物質的升華熱很大。例如固態CO₂（乾冰），在latm下，當溫度為-78.5℃時，升華熱為573 kJ/kg。可見乾冰的升華熱很大，在工業上常用於食品冷凍及作為人工降雨的製冷劑。現代高速飛機，為克服“熱障”（飛機高速飛行時與空氣摩擦生熱造成的危害）的措施之一，就是利用塗于飛機表面石墨的升華來降溫的。

晶體的升華熱和液體的汽化熱一樣，也是隨溫度升高而減小的。在固、液、氣三相平衡共存的溫度下，晶體的升華熱等於熔解熱與汽化熱之和。單位質量的結晶形態固體在一個確定溫度下熔解所需要的熱量叫熔解熱。它也等於單位質量的液態物質在不變的溫度下晶化成為固體所放出的熱量。單位質量的液體在一個確定溫度下汽化（蒸發）所需要的熱量叫汽化熱。如水的汽化熱為607kcal/kg，熔解熱為80 kcal/kg，升華熱就是687 kcal/kg。

密閉容器升華熱

若升華是在密閉容器中進行，經過一段時間，升華和凝華達到動態平衡，此時固氣兩相平衡共存的壓強，即為飽和蒸氣壓，相應的溫度稱為凝華溫度。飽和蒸氣壓的大小與溫度相關，溫度越高，飽和蒸氣壓越大。一般固體，如金屬在常溫下的飽和蒸氣壓都很低，例如鋁在熔點962℃的飽和蒸氣壓也不過只有2×10^-3mmHg.有的固態物質的飽和蒸氣壓很高，如乾冰在一78.5℃時的飽和蒸氣壓為760 mmHg，碘在114℃時的飽和蒸氣壓為90mmHg.與金屬相比，凍的飽和蒸氣壓也比較高，0℃時為4.6 mmHg，-1℃時為4.22mmHg，在-10℃時也有1.95 mmHg。

應指出的是，飽和蒸氣在凝華過程中也需要結晶核。在低於凝華溫度時仍不結晶的蒸氣稱為過冷蒸氣或稱為過飽和蒸氣，過冷蒸氣也是一種亞穩態，一旦有了結晶核，它很快就可以凝華成為晶體。

部分物質升華熱

淡水冰升華熱：

淡水冰升華熱

三鹵化物升華熱：

三鹵化物升華熱

意義

升華熱的發現與計算幫助我們在科技與生活中實現了控溫，如飛機機翼除冰，降溫升溫等實用操作，運用升華熱的原理，科技的發展更加進步，也使我們科學技術不斷地向前進步。