Liegt Schnee längere Zeit,
dann kann man beobachten, dass sich die Schneemenge allmählich verringert,
auch wenn ständig Frost herrscht (Bild 1). Offensichtlich wandelt
sich Schnee direkt in Wasserdampf um, auch unterhalb der Schmelztemperatur.
Auch der umgekehrte Vorgang ist zu beobachten: In kalten Nächten
schlägt sich Wasserdampf in Form von Reif
nieder. Es erfolgt eine direkte Umwandlung vom gasförmigen in den
festen Aggregatzustand. Diese Aggregatzustandsänderungen
nennt man Sublimieren bzw. Resublimieren. Beides sind Phasenänderungen
2. Art, gehen also nicht bei einer bestimmten Temperatur vor sich,
sondern in einem relativ großen Temperaturbereich.
Als Sublimieren bezeichnet man den Übergang vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand, als Resublimieren den umgekehrten Übergang vom gasförmigen in den festen Aggregatzustand.
Weitere Stoffe, bei denen Sublimation besonders intensiv auftritt, sind
Iod, Arsen und einige seiner Verbindungen, Salmiak und Trockeneis.
Zum Sublimieren ist Wärme erforderlich, beim Resublimieren wird Wärme frei. Diese Wärme wird als Sublimationswärme, Sublimationsenergie oder Sublimationsenthalpie bezeichnet. Betrachtet man nur diese Umwandlungswärmen, dann ergibt sich aus energetischen Überlegungen, dass die Sublimationswärme für einen Stoff gleich der Summe aus dessen Schmelzwärme und Verdampfungswärme ist.
Werte für spezielle Vorgänge lassen sich kaum angeben, weil
die Ausgangstemperaturen, die Endtemperaturen und die Mengen an Stoff,
bei denen sich eine Aggregatzustandsänderung vollzieht, sehr unterschiedlich
und schwer bestimmbar sind.
Deutung des Sublimierens und Resublimierens
mit dem Teilchenmodell
Mit einem einfachen Teilchenmodell
lassen sich die Vorgänge beim Sublimieren folgendermaßen deuten:
Bei Zufuhr von Wärme erhöht sich die kinetische Energie der
Teilchen im festen Aggregatzustand. Die Teilchen bewegen sich heftiger,
ihr mittlerer Abstand voneinander vergrößert sich. Schließlich
können einzelne Teilchen den festen Körper verlassen und sich
beliebig im Raum ausbreiten. Ein geringer Teil des Stoffes liegt dann
im gasförmigen Zustand vor.
Beim Resublimieren vollziehen sich die Vorgänge in umgekehrter Richtung:
Bei Wärmeabgabe verringert sich die kinetische Energie der Teilchen.
Auch ihr mittlerer Abstand voneinander wird kleiner. Schließlich
werden sie aneinandergebunden und liegen dann wieder im festen Aggregatzustand
vor.