Lód może zacząć sublimować, gdy ciśnienie pary nasyconej w określonej temperaturze jest większe niż ciśnienie cząstkowe pary wodnej w środowisku; zasysanie i wychwytywanie pary wodnej przez skraplacz, która jest niższa niż temperatura produktu, jest warunkiem koniecznym do sublimacji.
Odległość pokonana przez cząsteczki gazu między dwoma kolejnymi zderzeniami nazywana jest średnią swobodną drogą, która jest odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia. Pod normalnym ciśnieniem jego wartość jest bardzo mała, a sublimowane cząsteczki wody łatwo zderzają się z gazem i wracają na powierzchnię źródła pary, więc prędkość sublimacji jest bardzo mała. Gdy ciśnienie spada poniżej 13,3 Pa, średnia swobodna ścieżka wzrasta 105 razy, co znacznie przyspiesza prędkość sublimacji. Odlatujące cząsteczki wody rzadko zmieniają swój wygląd, tworząc w ten sposób kierunkowy przepływ pary.
Pompa próżniowa pełni rolę pompowania gazu w liofilizatorze laboratoryjnym w celu utrzymania niskiego ciśnienia niezbędnego do sublimacji. 1g pary wodnej to 1,25 l przy normalnym ciśnieniu, ale rozszerza się do 10000 litrów przy 13,3 Pa. Zwykła pompa próżniowa nie jest w stanie pompować tak dużej ilości objętości w jednostce czasu. Skraplacz faktycznie tworzy pompę próżniową, która zatrzymuje parę wodną.
Temperatura produktu i kondensacji zwykle wynosi od -25 ° C do -50 ° C. Ciśnienie pary nasyconej lodu w tej temperaturze wynosi odpowiednio 63,3 Pa i 1,1 Pa, tak więc istnieje znaczna różnica ciśnień między powierzchnią sublimacji a powierzchnią kondensacji. Jeśli w tym momencie można zignorować ciśnienie cząstkowe nieskraplającego się gazu w układzie. Niezależnie od tego, spowoduje to, że para wodna sublimowana z produktu dotrze do powierzchni skraplacza przy określonym natężeniu przepływu i utworzy szron.
Ciepło sublimacji lodu wynosi około 2822 J / g. Jeśli proces sublimacji nie dostarcza ciepła, produkt może tylko zmniejszyć energię wewnętrzną, aby skompensować ciepło sublimacji, dopóki jego temperatura nie zostanie zrównoważona temperaturą skraplacza, sublimacja zostanie zatrzymana. Aby utrzymać różnicę temperatur między sublimacją a kondensacją, do produktu należy zapewnić wystarczającą ilość ciepła.
