早期的(dí)時候是沒有(yǒu)凍幹(gān)這(zhè)個技術的，凍(dòng)幹技(jì)術(shù)的產生(shēng)起源(yuán)於三相(xiāng)點(diǎn)的原(yuán)理。
要(yào)凍幹的(dí)物(wù)質(zhì)中(zhōng)含量zui多(duō)的是水，因(yīn)此(cǐ)我們研究(jiū)的(dí)出(chū)發點(diǎn)從水(shuǐ)開(kāi)始。
在三相點，水存(cún)在(zài)三種狀(zhuàng)態，即固體狀(zhuàng)態的(dí)水也就是冰(bīng)，液體狀態(tài)的(dí)水(shuǐ)，也就(jiù)是液(yè)體(tǐ)水，氣體狀(zhuàng)態的(dí)水，也就是水(shuǐ)蒸氣。這(zhè)三(sān)種(zhǒng)狀態(tài)對(duì)應的就是物質(zhì)的三種(zhǒng)狀(zhuàng)態即固相，液相(xiāng)，氣相(xiāng)。三(sān)種(zhǒng)狀態(tài)之(zhī)間是會(huì)相互(hù)轉化的(dí)。一般來講(jiǎng)從固(gù)態變(biàn)液(yè)態，液態變氣態，固態直接(jiē)變(biàn)成氣(qì)態(tài)的過程是從分(fēn) 子排列(liè)密(mì)，相互(hù)作用(yòng)力大的狀態(tài)，變(biàn)為分(fēn)子排(pái)列(liè)疏(shū)，作用力(lì)小的狀態(tài)，這(zhè)一(yī)過(guò)程要從(cóng)外界(jiè)收取熱量。而相反的(dí)過(guò)程則(zé)向(xiàng)外界放(fàng)出熱量。 如(rú)下(xià)圖所(suǒ)示：三(sān)種(zhǒng)狀態可(kě)以相互轉化，對(duì)應(yīng)的不(bù)同過程分(fēn)別是升華，凝華，液化，汽(qì)化，凝固(gù)，熔化。
液(yè)體水(shuǐ)的蒸發(fā)速度隨著(zhuó)溫(wēn)度的升高增快，在100°C時達(dá)到zui快，這(zhè)時就(jiù)會(huì)發(fā)生沸騰現象(xiàng)。隻(zhī)要(yào)是(shì)在正常(cháng)海拔的開放環境中(zhōng)，不管外界溫度多(duō)高，水的溫度(dù)都(dū)不會(huì)超過100°C。它會在這(zhè)個溫度下持(chí)續(xù)沸騰(téng)，直到(dào)全部轉(zhuǎn)變(biàn)成水蒸氣為止，所(suǒ)以100°C也(yě)被稱為(wéi)水(shuǐ)的(dí)沸(fèi)點，也(yě)就是對應大氣(qì)壓(yā)下水的沸(fèi)點是100℃。而這(zhè)說的是開放(fàng)的環境(jìng)，也就(jiù)是在標(biāo)準大氣壓(yā)下。而如果海拔很高(gāo)，氣(qì)壓就會遍地，水(shuǐ)的沸點也(yě)會(huì)降低(dī)。而(ér)如(rú)果(guǒ)是(shì)密閉(bì)的環境，水變(biàn)成水(shuǐ)蒸氣以(yǐ)後(hòu)跑不出去，就(jiù)會造成(chéng)空間(jiān)內的氣壓(yā)越來(lái)越高，這也會(huì)導(dǎo)致水的(dí)沸點(diǎn)發生變化(huà)。用(yòng)高(gāo)壓(yā)鍋(guō)煮東西，用的(dí)就(jiù)是(shì)這(zhè)個原(yuán)理。既(jì)然沸(fèi)點會隨(suí)著(zhuó)氣壓(yā)變(biàn)化，把(bǎ)不同氣(qì)壓下(xià)的沸點都(dū)標出來(lái)，便可(kě)以得到一(yī)條曲綫，這(zhè)就是(shì)水的液相和氣(qì)相之(zhī)間相互(hù)轉化(huà)的(dí)臨界曲綫(xiàn)。
同(tóng)樣(yàng)的道理，不僅沸點會受(shòu)氣(qì)壓(yā)影響(xiǎng)，熔點(diǎn)（凝固(gù)點）和(hé)升(shēng)華(huá)點（凝華(huá)點(diǎn)）也(yě)會(huì)受到壓強(qiáng)影(yǐng)響，也可以畫出(chū)類似的(dí)曲(qū)綫(xiàn)。把(bǎ)沸(fèi)點曲(qū)綫，熔(róng)點(diǎn)曲(qū)綫，升華(huá)點曲(qū)綫畫(huà)在一張(zhāng)圖上(shàng)，便得到了(liǎo)物質的(dí)三相圖。
縱坐標是壓(yā)強，橫坐(zuò)標是(shì)溫度。圖中黃色部(bù)分是固態(tài)的冰，紫(zǐ)色部(bù)分(fēn)是(shì)液(yè)態(tài)的(dí)水，青(qīng)綠色部(bù)分是(shì)氣(qì)態(tài)的水蒸氣(qì)。它(tā)們交界處(chǔ)的曲(qū)綫，①是(shì)熔(róng)點/凝固(gù)點(diǎn)隨(suí)壓強變化(huà)的(dí)固-液(yè)相(xiāng)變曲(qū)綫，②是沸騰點隨壓強變化(huà)的(dí)液(yè)-氣(qì)相(xiāng)變曲綫(xiàn)，③是(shì)表示升華(huá)點/凝(níng)華點隨壓強變化的(dí)固(gù)-氣相變曲(qū)綫。三(sān)條(tiáo)綫交(jiāo)匯的(dí)點(diǎn)，這(zhè)叫(jiào)做(zuò)物(wù)質的(dí)“三(sān)相(xiāng)點(diǎn)”。對於(yú)水(shuǐ)來(lái)說(shuō)，它(tā)的(dí)三(sān)相(xiāng)點處於溫度(dù)=0.01°C，氣壓(yā)=0.61Kpa的位(wèi)置。在(zài)這(zhè)個特定的(dí)環(huán)境(jìng)條(tiáo)件下(xià)，不(bù)僅同(tóng)時存在冰，水(shuǐ)，水(shuǐ)蒸氣(qì)三種(zhǒng)狀態，還(huán)能觀察(chá)到(dào)水沸騰。
在三相點(diǎn)，可以(yǐ)同時看到水的三種狀態(tài)。從這(zhè)三(sān)相點圖上(shàng)就(jiù)可以理(lǐ)解(jiě)凍幹(gān)了(liǎo)。
為了除(chú)掉水(shuǐ)，先(xiān)把(bǎ)溶(róng)液凍(dòng)起來，然後(hòu)通(tōng)過(guò)抽掉空(kōng)氣(qì)，降低(dī)氣(qì)壓(yā)的(dí)方(fāng)法(fǎ)，讓凍結(jié)溶液中(zhōng)的水升華出來(lái)。這種做法(fǎ)乍一(yī)看似乎不(bù)可思(sī)議(yì)，但是結合水的三相圖來看，其實不難理解。在-20°C的(dí)密閉(bì)環境(jìng)中放置(zhì)冰(bīng)塊，抽掉空氣，降低(dī)氣壓(yā)，直到氣壓低(dī)於三(sān)相圖(tú)裏(lǐ)那(nà)條(tiáo)紅(hóng)色(sè)的(dí)固(gù)-氣(qì)相變曲(qū)綫(xiàn)（③），冰便(biàn)會(huì)通過(guò)升華作(zuò)用轉變為水(shuǐ)蒸氣(qì)散逸出去(qù)。這種先冷(lěng)凍，再通(tōng)過(guò)升(shēng)華去除水分的方式，就(jiù)叫(jiào)做冷凍幹(gān)燥，簡稱(chēng)“凍幹(gān)”。這就是凍(dòng)幹(gān)也就是真空冷凍(dòng)幹燥技術(shù)的起源原理了(liǎo)。而(ér)這(zhè)裏說的真(zhēn)空是(shì)因(yīn)為(wéi)三(sān)相點低於大氣壓的(dí)這(zhè)種狀(zhuàng)態(tài)，其(qí)實(shí)就(jiù)是低(dī)的(dí)水(shuǐ)蒸(zhēng)氣(qì)分(fēn)壓狀態下(xià)進(jìn)行(háng)的(dí)升(shēng)華。
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