¿Puede un gas pasar directamente a un estado sólido sin convertirse en líquido?

Si el vapor de agua se atrae hacia adentro y se enfría a una velocidad lo suficientemente rápida, ¿podría volver a congelarse en una forma sólida? Entiendo que tendrían que congelarse tan pronto como se haga contacto, pero si esto es posible, ¿cuál debería ser la temperatura? ¿Y podría ser esto lo único que puede pasar directamente de gas a sólido?

gracias, pero no suelo referirme a Wikipedia;)
Como parece que tiene una razón práctica para preguntar, no solo por curiosidad, no publicaré esto como respuesta, pero tenga en cuenta que en el medio interestelar, todo lo que es más pesado que el hidrógeno y el helio ("metales") tiende a agotarse directamente de una fase gaseosa a una fase sólida (granos de polvo), si la temperatura es lo suficientemente baja y la densidad es lo suficientemente alta. Aproximadamente 1/3 de los metales están encerrados en polvo de esta manera en el ISM.
@NathanielBarnhill Es prudente usar un escepticismo saludable al considerar Wikipedia en general, pero, francamente, es probable que esa página tenga mejores fuentes y sea más completa que cualquier respuesta que obtenga aquí. (sin ofender ninguna respuesta aquí ... es solo que un sitio de preguntas y respuestas corto / rápido es una entidad diferente a una página de Wikipedia)
@NathanielBarnhill deberías empezar a hacer eso entonces.
Creo que hay una discusión significativa sobre la otra variable que es la presión. Investigaría el "punto triple" para los materiales que está considerando. Estas son efectivamente las condiciones de temperatura/presión donde las fases líquida, sólida y gaseosa existen (casi) simultáneamente.
@NathanielBarnhill no es una respuesta terrible (la referencia Wiki).
Parte de nuestra expectativa para el nivel de investigación que debe realizar antes de hacer una pregunta es que debe buscar temas relevantes en Wikipedia, además de realizar una búsqueda en Google que, en este caso, probablemente le mostrará una página relevante de Wikipedia . Si no confía en el resultado de Wikipedia que encuentra, está bien, pero necesita encontrarlo y explicar en la pregunta por qué no considera que proporcione una respuesta válida.
Si vives en un clima frío de invierno, deberías haber visto escarcha en tus ventanas.
El hielo seco (CO2 sólido) a presión atmosférica es probablemente el ejemplo más conocido del proceso inverso (sublimación)

Respuestas (4)

Cambiar una sustancia de su estado físico de gas al estado físico de sólido requiere la eliminación de energía térmica. Un gas tiene partículas que tienen mayor cantidad de energía cinética o de movimiento, están vibrando muy rápidamente. Un sólido tiene partículas con cantidades más bajas de energía cinética y vibran más lentamente sin cambiar de posición. Este cambio de estado de gas a sólido no es un cambio de fase muy común, pero se denomina deposición. Se llama deposición porque las partículas en forma de gas se depositan en forma sólida.

Ejemplos de gas a sólido:

  1. La fabricación de hielo seco o dióxido de carbono sólido implica la eliminación del dióxido de carbono gaseoso del aire y el uso de temperaturas frías y una presión más alta hace que las partículas de gas se salten la fase líquida y se depositen en un sólido para formar un trozo de hielo seco.

  2. Un extintor de incendios de dióxido de carbono se ha llenado con dióxido de carbono gaseoso, pero dentro del bote la presión más alta hace que se convierta en dióxido de carbono sólido que luego se libera como un polvo blanco cuando se apaga un incendio.

  3. En temperaturas extremadamente frías, se formará escarcha en las ventanas porque el vapor de agua en el aire entra en contacto con una ventana e inmediatamente forma hielo sin llegar a formar agua líquida.

  4. La deposición se ha convertido en una aplicación de tecnología de fabricación en la que las aleaciones sólidas se calientan a un estado gaseoso y luego se rocían sobre elementos como los semiconductores. Cuando el aerosol se libera sobre el semiconductor, la energía térmica se pierde y la sustancia gaseosa se convierte en una aleación de metal sólido.

Entonces, en otras palabras, puede, pero ¿qué pasa con otras cosas que generalmente encontramos en forma de gas, como el nitrógeno y el hidrógeno, se pueden poner directamente en forma sólida? el punto de congelación del hidrógeno es -434.5°F si se duplica, ¿se congelaría inmediatamente? (cuando está en un área concentrada)
No, no siempre ocurre así. Tanto la temperatura como la presión tienen que ser ideales. Las condiciones para la deposición varían de un gas a otro. No sé si alguien ha probado lo que dijiste, pero nunca he oído hablar de eso.
En realidad, estoy trabajando con un presupuesto decente para esto como un proyecto personal para ver si puedo encontrar una manera de cambiar ciertos gases directamente a sólidos, sé que en algún lugar hay un estado líquido, pero mi objetivo es hacerlo. estado lo más rápido posible, lo que significa que el vapor de agua, por ejemplo, tendría que estar bajo una fuerte presión para que se congele. :)
En ese caso, es difícil proporcionar las condiciones exactas, porque no estoy experimentando con la deposición de gases. Además, este sitio no es para tales casos, y ayudar en los experimentos está fuera de tema aquí. Puedes venir a Physics Forums y preguntar allí, y alguien puede ayudarte.
¡Gracias, publicaré esto allí pronto para ver si puedo recibir más información!
La evaporación térmica de metales (PVD) también podría considerarse una transición de este tipo. El sólido recogido en la sublimación (para fines de purificación, por ejemplo, el yodo) es otro ejemplo. Podría agregar eso a su respuesta (que voté como está).
@Alchimista Aquí dice: in most instances of Thermal Evaporation processes the material is heated to its melting point and is liquid.
Nitpick: un extintor de incendios de polvo seco es diferente de un C O 2 extintor de incendios. En particular, un C O 2 el extintor no deja polvo.
@WrichikBasu Hay muchos tipos diferentes de PVD, de los cuales la evaporación térmica es solo uno. La evaporación por haz de electrones y la deposición por láser son ejemplos de sublimación. La pulverización va de un sólido a un plasma.
"el punto de congelación del hidrógeno es -434.5°F si se duplica" ¿Qué quieres decir? ¿Estás preguntando qué pasaría con el gas de hidrógeno si estuviera expuesto a -869 F? Eso es imposible.
@ user71659 En la evaporación por haz de electrones, ciertamente derrite el material antes de evaporarlo (a menos que use un material que se sublima a la presión a la que está trabajando, como el cromo). No estoy seguro de estar de acuerdo con que los materiales pulverizados sean un plasma. Ciertamente usa un plasma, pero ¿los átomos pulverizados no dejan la fuente y se quedan como neutrales? Si no, nunca llegarían a su sustrato, ¿no?
@NathanielBarnhill Si desea evitar la fase líquida, generalmente desea una presión baja . También puede haber estrategias que involucren presión (y temperatura) muy alta, según la sustancia, pero existe el riesgo de que la temperatura alta haga que la sustancia se descomponga o sufra alguna reacción química con los gases a los que esté expuesta (a menos que esos los gases son inertes).
cierto, creo que probablemente debería experimentar con entornos de alta y baja presión para tener un buen ojo en las cosas.

Sí. El diagrama de fase de una sustancia muestra cuándo esa sustancia está en qué estado. Aquí hay un diagrama de fase del agua ( fuente ):

Diagrama de fase del agua

Puede ver que hay límites de fase entre cada par de estados. Donde los tres estados se encuentran es el Punto Triple . El límite donde el sólido y el gas (vapor) son adyacentes generalmente está por debajo del punto triple tanto en temperatura como en presión; para el agua, comienza a la temperatura de congelación familiar, pero a menos del 1% de la presión atmosférica estándar. Si desea obtener agua para desublimar , tendrá que hacerlo casi al vacío.

¿No debería ser suficiente que la presión parcial del agua en el aire esté por debajo de la presión del punto triple? Luego, puede enfriarlo más allá de 0 °C sin que el agua se condense, y si enfría el aire aún más, ya estará demasiado frío para que exista agua líquida incluso a presión atmosférica, por lo que tendrá que depositarse directamente como hielo. en cambio.
Estaba pensando en una sustancia pura aislada, no en una mezcla, así que no consideré eso. Desafortunadamente, no recuerdo lo suficiente sobre el tema para estar seguro, y mi búsqueda no arrojó una respuesta directa. Suena plausible, y podría probarse en un congelador normal.

Se llama deposición. Ocurre con bastante frecuencia con el vapor de agua, lo que da como resultado nieve (en lugar de granizo, que generalmente resulta de la congelación del agua líquida) o escarcha.

Es posible pasar del estado sólido al estado líquido/vapor. Lo que quiero decir con estado líquido/vapor es que hay un cierto punto llamado punto crítico en el que el líquido y el vapor son indistinguibles.

El punto crítico que le interesa es el final de la curva de equilibrio líquido-vapor en la que, en circunstancias estrictamente definidas, las fases coexisten sin ningún flujo. Para hacerlo, debe tener una presión muy alta y luego calentar el sólido como se muestra en este gráfico: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/34/Phase-diag2.svg/530px- Fase-diag2.svg.png

De acuerdo, entonces se requeriría mucha presión para pasar de gas a sólido, pero de cualquier manera, siempre habrá un estado líquido sin importar qué tan rápido se pueda transformar.
No. No siempre. después del punto crítico en el gráfico, puede ver un área llamada fluido supercrítico. En esta zona suceden cosas raras: no podrás notar la diferencia entre el agua y el vapor porque las propiedades del agua cambian hacia las del vapor y viceversa. Por ejemplo, el agua es incompresible con una constante dieléctrica alta y un coeficiente de expansión térmica bajo. Después del punto crítico, el agua se vuelve comprimible con un alto coeficiente de expansión térmica (como el vapor).
De acuerdo con el diagrama de fase que proporcionó, todo lo que necesita hacer es reducir la presión y la temperatura para obtener una transición de fase gas-sólido. Cualquier presión por debajo del punto triple (en ese diagrama) tiene una temperatura a la que ocurrirá la sublimación/deposición.
¿Puede un gas pasar directamente a un estado sólido sin convertirse en líquido?
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