Czy istnieje substancja która w wysokiej temperaturze jest ciałem stałym, a w niskiej gazem?

Pytanie

Pyta karol

Czy istnieje substancja która w wysokiej temperaturze jest ciałem stałym, a w niskiej gazem?

Odpowiedź

Odpowiada Damian Zdulski

Nie ma takiego materiału, który przy ustalonym ciśnieniu jest w wyższej temperaturze ciałem stałym lub cieczą, a w niższej gazem.

Wynika to z tego, że w minimalnej możliwej temperaturze zera Kelwinów układ dąży do osiągnięcia minimum energii całkowitej, a w fazie stałej układ ma zawsze niższą energię niż w fazie gazowej — co z kolei jest rezultatem tego, że w fazie stałej atomy są zlokalizowane w położeniach minimum energii potencjalnej  ich oddziaływania z innymi atomami substancji. Wraz z wzrostem temperatury atomy zaczynają coraz mocniej drgać wokół położeń równowagi, aż w końcu wiązania między nimi są rozrywane i układ staje się (zazwyczaj) cieczą, a potem gazem. Możliwe jest także bezpośrednie przejście fazy stałej w gazową — takie zjawisko nazywa się sublimacją — jednakże jeśli odbywa się ono przy zwiększaniu temperatury (i ustalonym ciśnieniu), to faza gazowa występuje w temperaturze wyższej, a stała w niższej.