к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Э Ю Я

Критическая точка

Критическая точка - точка на диаграмме состояния веществ, соответствующая критическому состоянию, в к-ром две (или более) фазы, находящиеся в термодинамич. равновесии, становятся тождественными по своим свойствам. В частности, с приближением к критическому состоянию различия в плотности, составе и др. свойствах сосуществующих фаз, а также теплота фазового перехода и межфазное поверхностное натяжение уменьшаются, а в К. т. равны нулю.

Рис. 1. Изотермы двуокиси углерода для нескольких температур, р - давление, - удельный объём, К - критическая точка. Сплошные линии-изотермы, штриховые - кривые сосуществования жидкости и газа.

На диаграмме состояния однокомпонентной системы существует лишь одна К. т. равновесия жидкость - газ, характеризующаяся значениями критич. температуры Т_с, критич. давления р_с, критич. удельного объёма (см. табл. и рис. 1).

Критические параметры некоторых веществ


	Т_с, К	р_с, МПа	v_f*10⁶ м⁸/моль
Гелий Не	5, 19	0,227	57,4
Водород Н₂	33,24	1,30	65,0
Неон Ne	44,4	2,654	41,7
Азот N₂	126,25	3,400	90, 1
Оксид углерода СО	132,93	3,499	93,0
Аргон Аr	150,65	4,86	74,67
Кислород O₂	154,58	5,043	78
Метан СН₄	190,66	4,626	99,38
Криптон Кr	209,39	5,49	91,9
Ксенон Хе	289,74	5,83	118,29
Диоксид углерода СО₂	304, 13	7,375	94 , 04
Этан С₂Н₆	305,33	4,871	147, 1
Гексафторид серы SF₆	318,687	3,760	200, 1
Пропан С₃Н₈	369,85	4,247	200,0
Сероводород H₂S	373,6	9,007	97,4
Диоксид серы SO₂	430,7	7,88	122
Триоксид серы SO₃	491,4	8,49	126
Вода Н₂0	647,30	22, 12	56
Ртуть Hg	1460	166, 1	48
Литий Li	3200	68,9	66

При темп-pax выше Т_с возможен непрерывный (без фазового превращения) переход вещества из газообразного состояния в жидкое, поэтому К. т. является конечной точкой линии двухфазного равновесия.

В К. т. соприкасаются линия двухфазного равновесия (бинодаль) и граница термодинамич. устойчивости (спинодаль), поэтому К. т. характеризуется условием В бинарных (двухкомпонентных) растворах существуют линии К. т. (критич. кривые), при этом возможны не только К. т. равновесия жидкость - газ (рис. 2), но и К. т. равновесия двух жидких фаз (К. т. растворимости, рис. 3), двух газовых фаз (рис. 4) или двух твёрдых фаз. Линии К. т. равновесия жидкость - газ начинаются и оканчиваются в К. т. индивидуальных веществ. Чаще всего (в однокомпонентной системе всегда) расслоение на две фазы происходит при понижении температуры. Однако в растворах возможно существование нижних К. т. или даже одновременно нижних и верхних К. т. (рис. 5). К. т. растворов дополнительно характеризуются критической концентрацией х_с. К. т. любого типа в бинарных растворах определяется условием где - разность хим. потенциалов компонентов раствора, х - концентрация одного из компонентов. Линии К. т. равновесия жидкость - жидкость и газ - газ обычно пересекаются с линиями др. фазовых равновесий. При этом К. т. равновесия двух фаз в присутствии третьей (некритич. фазы) наз. конечной критич. точкой. В многокомпонентных растворах (3 и более компонентов) существуют линии конечных К. т. В точке, где сливаются линии конечных К. т. равновесия жидкость - жидкость (в присутствии некритич. газовой фазы) и равновесия жидкость - газ (в присутствии некритич. жидкой фазы), становятся тождественными 3 фазы. Такая точка наз. трикритической. Возможно существование точек высш. порядка (поликритических), в к-рых становятся тождественными 4 фазы и более.

Рис. 2. Кривые равновесия жидкость -пар и критическая кривая системы пропан- изопентан; 1, 2 - кривые жидкости (сплошные) и пара (пунктирные) для смесей с мольной долей изопентана 0,206 и 0,607; К_п, К_И - критические точки пропана и изопентана, K_1,2 - критические точки этих смесей.

Рис. 3. Кривая расслоения на две фазы жидкого раствора вода - фенол при р = const, K_B - верхняя критическая точка. Заштрихована область двухфазного равновесия.

Рис. 4. Кривые фазового равновесия газ - газ в системе азот - аммиак при высоких давлениях, К_i - критические точки

Переход системы из однофазного состояния в двухфазное вне К. т. и изменение состояния в самой К. т. существенно различаются. В первом случае при расслаивании на две фазы переход начинается с появлением небольшого кол-ва (зародыша) 2-й фазы, свойства к-рой отличаются от свойств 1-й фазы, что сопровождается выделением или поглощением теплоты фазового перехода. Поскольку возникновение зародыша новой фазы приводит к появлению поверхности раздела фаз и поверхностной энергии, для его рождения требуется определ. энергия. Это означает, что такой фазовый переход (1-го рода) может начаться лишь при нек-ром переохлаждении (перегреве) вещества, способствующем появлению устойчивых зародышей новой фазы (см. Кинетика фазовых переходов).

Рис. 5. В двухкомпонентной жидкой системе никотин - вода имеются верхняя критическая точка растворения К_в и нижняя К_н; заштрихована область двухфазного равновесия.

К. т. обнаруживает глубокую аналогию с точками фазовых переходов 2-го рода: в К. т. фазовый переход происходит в масштабах всей системы, а свойства флуктуационно возникающей новой фазы бесконечно мало отличаются от свойств исходной фазы. Поэтому возникновение новой фазы не связано с поверхностной энергией, т. е. исключается перегрев (переохлаждение), и фазовый переход не сопровождается выделением или поглощением теплоты, что характерно для фазовых переходов 2-го рода. Как и вблизи фазовых переходов 2-го рода, вблизи К. т. наблюдается ряд особенностей в поведении физ. свойств, обусловленных аномальным ростом флуктуации.

Литература по критическим точкам

Фишер М., Природа критического состояния, пер. с англ., М., 1968;
Паташинский А. 3., Покровский В. Л., Флуктуационная теория фазовых переходов, 2 изд., М., 1982;
Ма Ш., Современная теория критических явлений, пер. с англ., М., 1980;
Анисимов М. А., Критические явления в жидкостях и жидких кристаллах, М., 1987.

М. А. Анисимов

к библиотеке к оглавлению FAQ по эфирной физике ТОЭЭ ТЭЦ ТПОИ ТИ

Знаете ли Вы, что только в 1990-х доплеровские измерения радиотелескопами показали скорость Маринова для CMB (космического микроволнового излучения), которую он открыл в 1974. Естественно, о Маринове никто не хотел вспоминать. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Рыцари теории эфира