Sublimation von Wasser

Prinzipiell besitzt nicht nur das im vorangegangenen Abschnitt erläuterte Iod die Fähigkeit zur Sublimation sondern jeder Stoff. Auch Wasser kann unter bestimmten Bedingungen direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergehen ohne sich dabei zu verflüssigen. In welchem Maße ein solcher Sublimationsvorgang abläuft, ist lediglich eine Frage des umgebenden Druckes. Hierzu muss der Druck nur hinreichend niedrig sein, um den gewünschten Effekt zu demonstrieren. So tritt bspw. bei Wasser ab einem Druck von 6 mbar (0,006 bar) keine Verflüssigung mehr ein und das gefrorene Wasser beginnt direkt zu verdampfen und geht in den gasförmigen Zustand über.

Aber auch unter normalen Bedingungen beobachtet man bei Wasser bereits eine Sublimation, die dann jedoch in wesentlich geringerem Maße abläuft. So wird bspw. ein gefrorenes Kleidungsstück nach dem Waschen auch im Winter bei Minusgraden schließlich irgendwann "trocken" (Gefriertrocknung genannt)! Dies ist Dank des Sublimationsprozesses der Fall, der auch bereits bei normalem Umgebungsdruck von 1 bar in ausreichendem Maß stattfindet, wenn man nur lange genug wartet. Auch der umgekehrte Vorgang, die Resublimation, beobachtet man in kalten Wintertagen. So ist bspw. das Bilden von Eiskristallen an Fenstern eine Folge des direkten Übergangs von dem in der Luft enthaltenen Wasserdampf hin zum festen Zustand.

Jener Druckpunkt ab dem ein Stoff bei einer bestimmten Temperatur direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht (also sublimiert) nennt man Tripelpunkt. Oberhalb des Trippelpunktes beobachtet man also die klassischen Phasenübergänge schmelzen und verdampfen und unterhalb ein sublimieren. Exakt im Tripelpunkt existieren die drei Phasen fest, flüssig und gasförmig somit stabil nebeneinander, wodurch sich auch die Begriffswahl Tripelpunkt erklärt.

Zustandsdiagramm, Phasendiagramm, Wasser, Tripelpunkt, kritischer Punkt, Dampfdruck-kurve, Schmelzdruck-kurve, Sublimationsdruck-kurve

Abbildung: Schematisches Zustandsdiagramm

In einem solchen Tripelpunkt schließt sich natürlich die Frage an, welche Aggregatzustandsänderung die energetisch günstigere ist. Ist es also sinnvoller einen äußeren Druck zu wählen der knapp oberhalb des Tripelpunktes liegt und den Stoff somit zunächst zu verflüssigen und anschließend zu verdampfen oder ist ein Druck der unmittelbar unterhalb des Tripelpunktes liegt energetisch günstiger, da dabei ja "nur" der Sublimationsvorgang durchlaufen werden muss.

Der Energieerhaltungssatz liefert hierzu eine klare Antwort: keine Variante ist günstiger! Ansonsten könnte man ja durch einen geschickt gewählten Kreisprozess permanent Wärmeenergie "gewinnen", wenn die eine Variante energetisch günstiger wäre als die andere. Hieraus lässt sich also folgern, dass aufgrund der Energieerhaltung die spezifische Sublimationswärme der Summe aus spezifischer Schmelz- und Verdampfungswärme entspricht (gleiche Temperatur vorausgesetzt, wie dies ohnehin im Tripelpunkt der Fall ist).

Diese Seite verwendet Cookies. Mit Verwendung dieser Seite erklären Sie sich hiermit ausdrücklich einverstanden. Für mehr Informationen sowie die Möglichkeit zur Deaktivierung klicken Sie auf "Datenschutzerklärung".
Datenschutzerklärung Einverstanden