Sublimation und Resublimation

Philip hängt Sachen auf, die er gerade gewaschen hat. Er muss noch einen Pullover aufhängen, aber es ist kein Platz mehr! - Warum hängst du ihn nicht draußen auf? - Machst du Witze? Es ist eiskalt da draußen, mein Pullover friert ein und trocknet nie! - Hm, ist das wahr? Normalerweise würde Philip den Pullover an einem warmen Ort aufhängen, um ihn zu trocknen – wie auf einer Heizung oder in einem warmen Raum. Die Hitze lässt Wassermoleküle entweichen, damit flüssiges Wasser, das auf dem Pullover ist, sich in Wasserdampf verwandelt.

Das Wasser verdunstet und der Pullover trocknet. Aber versuche diesmal, den Pullover draußen aufzuhängen, Philip, und schau, was passiert! Die Außentemperatur beträgt -5°C, also liegt sie unter dem Gefrierpunkt von Wasser. Wenn Philip den nassen Pullover bei so niedrigen Temperaturen aufhängt, verwandelt sich flüssiges Wasser darauf in einen festen Zustand – Eis. Das Wasser in dem Pullover gefriert.

Wenn Wasser zu Eis wird, organisieren sich die Wassermoleküle zu einer festen Struktur. Deshalb fühlt sich der gefrorene Pullover jetzt so steif an. Aber die Moleküle sind in der Struktur gefangen, wie kann der Pullover also trocknen? Trotz der kalten Temperaturen heute ist es ein trockener und sonniger Tag. Unter solchen Bedingungen können die Moleküle im Eis genug Energie aufnehmen, um das feste Eis aufzubrechen und davonzutreiben!

Eis wird also direkt zu Wasserdampf, ohne sich vorher in Wasser zu verwandeln! Wenn Philipps Pullover lange genug draußen hängt, wird das ganze Eis verschwinden und der Pullover trocknet! Wasserdampf ist transparent, daher kann es schwierig sein, den Prozess zu sehen, bei dem sich Eis in Wasserdampf verwandelt. Aber manchmal merkt man, wie Eis oder Schnee langsam verschwinden, auch bei Temperaturen unter 0°C. Sie verschwinden nicht wirklich, sondern verwandeln sich in Wasserdampf – sie sublimieren!

Sublimation ist ein Prozess, bei dem ein Feststoff direkt in ein Gas übergeht und dabei die flüssige Phase überspringt. Sublimation ist ein Phasenübergang, wie Erstarren, Schmelzen, Kondensieren und Verdampfen. Alle anderen Phasenübergänge können umgekehrt werden: Erstarren ist das Gegenteil von Schmelzen; Verdampfen ist das Gegenteil von Kondensieren. Gibt es einen Phasenübergang, der das Gegenteil von Sublimieren ist? Ja, den gibt es!!

So wie sich Eis in Wasserdampf verwandeln kann, kann auch Wasserdampf zu Eis werden, ohne sich zwischendurch in Wasser zu verwandeln! Dieser Phasenübergang, wenn ein Gas direkt in einen Feststoff übergeht, ohne eine flüssige Phase zu durchlaufen heißt Resublimation. Wenn du dich je gefragt hast, woher Frost in einem Gefrierschrank kommt – Die Antwort ist Resublimation! Das Innere deines Gefrierschranks und alles, was du darin aufbewahrst, liegt deutlich unter 0°C – also unterhalb der Temperatur, bei der Wasser gefriert. Sobald Wasserdampfmoleküle eine so kalte Oberfläche berühren, verwandeln sie sich in Eis!

Dasselbe kann auch auf anderen kalten Oberflächen passieren, besonders dann, wenn die Luft feucht ist. Im Winter zum Beispiel kann sich Frost an Fenstern oder Blättern und Ästen bilden. Bei extrem kaltem Wetter kann sich Wasserdampf aus deinem Atem und aus der Luft sogar auf deinen Haaren und Wimpern ablagern! Sublimation und Resublimation sind nicht so häufig wie Schmelzen, Erstarren, Kondensieren oder Verdampfen, weil sie bestimmte Bedingungen benötigen, um einzutreten. Aber sie sind immer noch ein wichtiger Bestandteil, wie Wasser auf unserem Planeten zirkuliert - der Wasserkreislauf. - Cool!

Mein Pullover ist nicht mehr gefroren und ist jetzt trocken! Ich bringe ihn besser rein, bevor sich wieder Wasserdampf darauf ablagert!