La glace peut commencer à se sublimer lorsque la pression de vapeur saturée à une certaine température est supérieure à la pression partielle de la vapeur d’eau dans l’environnement; l’aspiration et la capture de la vapeur d’eau par le condenseur, qui est inférieure à la température du produit, est une condition nécessaire à la sublimation.
La distance parcourue par les molécules de gaz entre deux collisions consécutives est appelée le chemin libre moyen, qui est inversement proportionnel à la pression. Sous pression normale, sa valeur est très faible, et les molécules d’eau sublimes entrent facilement en collision avec le gaz et reviennent à la surface de la source de vapeur, de sorte que la vitesse de sublimation est très lente. Comme la pression diminue en dessous de 13,3Pa, la trajectoire libre moyenne augmente de 105 fois, ce qui accélère considérablement la vitesse de sublimation. Les molécules d’eau qui s’envolent changent rarement leurs aspects, formant ainsi un flux de vapeur directionnel.
La pompe à vide joue le rôle de pompage du gaz dans le séchoir à gel de laboratoire pour maintenir la basse pression nécessaire à la sublimation. 1g de vapeur d’eau est de 1,25 L à la pression normale, mais se développe à 10.000 litres à 13.3Pa. Il est impossible pour une pompe à vide ordinaire de pomper une telle quantité de volume par unité de temps. Le condenseur forme en fait une pompe à vide qui emprisonne spécifiquement la vapeur d’eau.
La température du produit et de la condensation est généralement de -25°C et -50°C. La pression de vapeur saturée de glace à cette température est de 63,3Pa et 1,1Pa, respectivement, de sorte qu’il y a une différence de pression considérable entre la surface de sublimation et la surface de condensation. Si la pression partielle du gaz non condensable dans le système à ce moment peut être ignorée Indépendamment, il causera la vapeur d’eau sublimée du produit pour atteindre la surface du condenseur à un certain débit et former le gel.
La chaleur sublimation de la glace est d’environ 2822J/g. Si le processus de sublimation ne fournit pas de chaleur, le produit ne peut réduire l’énergie interne que pour compenser la chaleur de sublimation, jusqu’à ce que sa température soit équilibrée avec la température du condenseur, la sublimation s’arrêtera. Afin de maintenir la différence de température entre la sublimation et la condensation, une chaleur suffisante doit être fournie au produit.
