Sublimoituminen ja härmistyminen

Philip laittaa pyykit kuivumaan. Yksi paita on vielä laitettava narulle, mutta tilaa ei enää ole! Miksi et veisi sitä ulos kuivumaan? Pilailetko? Ulkona on pakkasta, paita jäätyy eikä kuivu koskaan!

Hmm, näinkö on? Tavallisesti Philip laittaisi paidan johonkin lämpimään kuivumaan — vaikka patterille tai lämpimään huoneeseen. Lämpö auttaa vesimolekyylejä karkaamaan, jolloin paidassa oleva vesi muuttuu vesihöyryksi. Vesi haihtuu ja paita kuivuu. Mutta kokeilepas nyt laittaa paita ulos, Philip, ja katsotaan, mitä tapahtuu!

Lämpötila ulkona on -5°C, eli kylmempi kuin veden jäätymispiste. Kun Philip ripustaa märän paidan niin kylmään, vesi ottaa kiinteän olomuodon, eli muuttuu jääksi. Paidassa oleva vesi jäätyy. Kun vesi muuttuu jääksi, vesimolekyylit järjestäytyvät kiinteäksi rakenteeksi. Siksi jäätynyt paita on niin jäykkä ja kova.

Kun molekyylit ovat kiinni rakenteessa, miten paita voisi kuivua? Kylmyydestä huolimatta on kuivaa ja aurinkoista. Tällaisissa olosuhteissa jään molekyylit voivat sitoa itseensä tarpeeksi energiaa irrota jäästä ja leijailla pois! Jää muuttuu siis suoraan vesihöyryksi muuttumatta ensin vedeksi! Jos Philipin paita on ulkona tarpeeksi pitkään, jää katoaa kokonaan, ja paita kuivuu!

Vesihöyry on läpinäkyvää, joten on vaikea havaita jään muuttumista höyryksi. Joskus voi huomata, miten jää tai lumi katoaa hitaasti, vaikka lämpötila pysyisi nollan alapuolella. Ne eivät oikeasti katoa, vaan muuttuvat vesihöyryksi, eli sublimoituvat! Sublimoituminen on kiinteän aineen muuttumista suoraan kaasuksi, jättäen nesteen välistä. Sublimoituminen on faasimuutos, kuten jäätyminen, sulaminen, tiivistyminen ja höyrystyminen.

Kaikki muut faasimuutokset toimivat myös toisinpäin: jäätyminen on sulamisen vastakohta; höyrystyminen on tiivistymisen vastakohta. Onko faasimuutosta, joka on sublimoitumisen vastakohta? Kyllä on! Niin kuin jää voi muuttua höyryksi, myös höyry voi muuttua jääksi muuttumatta välissä vedeksi! Faasimuutos, jossa kaasu muuttuu suoraan kiinteäksi ilman nestevaihetta on härmistymistä.

Jos mietit, miten pakastimeen ilmestyy jäätä, vastaus on härmistyminen! Pakastimen sisäpuoli ja kaikki pakasteet on alle 0°C — eli veden jäätymispistettä kylmempää. Heti kun vesihöyryn molekyylit koskettavat niin kylmää pintaa, ne muuttuvat jääksi! Sama voi tapahtua muilla kylmillä pinnoilla, varsinkin jos ilma on kosteaa. Esimerkiksi talvisin kuuraa voi muodostua ikkunoihin tai lehtiin ja oksiin.

Erittäin kylmällä ilmalla uloshengityksen ja ilman sisältämä vesihöyry voi muodostaa kuuraa hiuksiin ja silmäripsiin! Sublimoituminen ja härmistyminen eivät ole niin yleisiä kuin jäätyminen, sulaminen, tiivistyminen tai höyrystyminen, koska ne tapahtuvat vain tietyissä olosuhteissa. Ne ovat silti tärkeä osa veden kiertokulkua maapallolla. Siistiä! Paitani ei ole enää jäässä ja se on kuiva!

Vien paidan sisälle, ennen kuin vesihöyry pääsee taas sen pinnalle!