Powstawanie szronu, a przemiana fazowa wody

[Mikhael]

Witam,

Mam pytanie odnośnie powstawania szronu. Z tego co wyczytałem na internecie szron powstaje z pary wodnej na przechłodzonych przedmiotach (poniżej 0 stopni Celsjusza), gdy temperatura punktu rosy (skroplenie pary wodnej) występuje poniżej 0 stopni Celsjusza. I tak się dzieje wskutek resublimacji pary wodnej w lód. No i ok tak się dzieje rzeczywiście, szron powstaje.

Natomiast jak to pogodzić z wykresem fazowym dla wody, gdze resublimacja z gazu w ciało stałe wystepuje tylko dla ciśnień dużo niższych (poniżej 1 kPa) niż to co panuje na zewnątrz (ciśnienie atmosferyczne).

I tak mamy temperaturę np. 5 stopni Celsjusza, wilgotność względną powietrza np. 40% i w tych warunkach temperatura punktu rosy to około -7 stopni Celsjusza. I jak para wodna osiagdzie np. na szybie samochodu to zamienia sie w lód w skutkek resublimacji... Albo w zamrażalniku jak osiada na ściankach to powstaje szron.

I tutaj moje pytanie dlaczego tak się dzieje, skoro to zjawisko wystepuje przy cisnieniu atmosferycznym, które wg wykresu fazowego mówi Nam że para najpierw powinna przejść w fazę ciekłą i dopiero w stałą - a nie od razu w stałą?????


Pozdrawiam

[merowing3]

Wykresy fazowe przedstawiają przemiany fazowe przy założeniu tak zwanych warunków równowagi (najczęściej warunek ten oznacza, że procesy zachodzące mają wystarczająco dużo "czasu" żeby zajść). Jeżeli ten warunek nie jest spełniony to możliwe jest przejście jednej fazy w drugą z pominięciem przejścia pośredniego.

[Mikhael]

Wykresy fazowe przedstawiają przemiany fazowe przy założeniu tak zwanych warunków równowagi (najczęściej warunek ten oznacza, że procesy zachodzące mają wystarczająco dużo "czasu" żeby zajść). Jeżeli ten warunek nie jest spełniony to możliwe jest przejście jednej fazy w drugą z pominięciem przejścia pośredniego.

Czyli rozumiem, że np. ta zimniejsza niż otoczenie o poranku szyba samochodu (która wypromieniwałała swoje ciepło) lub zimniejsza niż temperatura powietrza w zamrażalniku ścianka, jest czymś w rodzaju wymusenia zewnętrznego, które powoduje przepływ energii. I to wymuszenie (ten przepływ energii) zakłóca stan równowagi o którym mówisz? Tak to należy rozumieć?

[merowing3]

Gaz (para wodna) ma pewną temperaturę \(\displaystyle{ T1}\).
Ciało stałe (szyba samochodu) ma pewną temperaturę \(\displaystyle{ T2}\), taką, że \(\displaystyle{ T2<<T1}\) (znacząco mniejsza).

Jeżeli para wodna "zbliży się" do szyby to zgodnie z zerową zasadą termodynamiki nastąpi przepływ ciepła od ciała cieplejszego (para wodna) do zimniejszego (szyba), ponieważ układ (para-szyba) będzie dążył do równowagi termodynamicznej. Para wodna to cząsteczki wody w postaci gazowej (dużo cząstek, brak powiązania, szybkie przemieszczenia, wysoka energia kinetyczna), szyba samochodu to ciało stałe (dużo cząstek, silna powiązania, brak przemieszczenia cząstek, niska energia kinetyczna). Para wodna spotykając się z szybą przekaże energię w postaci ciepła szybie, ale stanie się to bardzo szybko, cząsteczki w parze wodnej gwałtownie wyhamują i zaczną się bardzo szybko porządkować. Ta zmiana będzie tak szybka, że od razu zajmą pozycje tworząc szron, a nie przejdą przez stan pośredni cieczy - wody o pośrednim uporządkowaniu. Nagła zmiana temperatury (przechłodzenie) zaburzy typowy przebieg przemiany fazowej zachodzącej w warunkach równowagi i dlatego przemiana nie będzie zachodziła przy określonych parametrach ciśnienia i temperatury z wykresu równowagowego. Mówiąc krótko wykresy równowagi fazowej pozwalają na wnioskowanie o przemianach fazowych przy założeniu, że przemiany te zachodzą w warunkach równowagi termodynamicznej. Jeżeli warunki te nie są spełnione (najczęściej powoduje to tzw. przechłodzenie lub przegrzanie), to linie określające przemiany na wykresie ulegają przesunięciu i temperatura i ciśnienia dla którego dany proces jest możliwy nie jest już zgodne z wykresem równowagi.

[Mikhael]

Super wytłumaczone. Dzieki wielkie za odpowiedź.