Propiedades de agua: propiedades químicas y físicas del agua en estado líquido. Punto crítico de agua en estado crítico.

Líquido, como el agua, puede estar en estado sólido, líquido y gaseoso, que se llama estados de fase de sustancias. En los fluidos, la distancia entre las moléculas es aproximadamente dos órdenes de magnitud menor que en los gases. En la sustancia sólida, las moléculas se encuentran incluso más cerca entre sí. La temperatura en la que cambia estado de fase de materia.(líquido - sólido, líquido - gaseoso), llamado temperatura de transición de fase.

Transición de fase de calor O calor oculto llamado la magnitud del calor de fusión o evaporación de la sustancia. La Fig. 6.9 muestra la dependencia de la temperatura del agua en la cantidad de calor obtenido en calorías. Se puede ver que a temperaturas 0 0 С y 100 0 С hay un cambio en el estado de fase del agua, y la temperatura del agua no cambia. El calor absorbido se consume para cambiar el estado de fase de la sustancia. Físicamente, esto significa que cuando el sólido se calienta, por ejemplo, el hielo a 0 ° C aumenta la amplitud de las oscilaciones de las moléculas en relación entre sí. Esto conduce a un aumento en su energía potencial, y, en consecuencia, debilitar o la ruptura de los lazos intermoleculares. Las moléculas o sus grupos pueden moverse entre sí. El hielo se convierte en una temperatura de no temperatura en el líquido. Después de cambiar su estado agregado de sólido en líquido, la absorción de calor conduce a un aumento de la temperatura de acuerdo con una ley lineal. Esto ocurre a 100 0 C. Luego, la energía de las moléculas oscilantes aumenta tanto que las moléculas pueden superar la atracción de las moléculas restantes. Salieron violentamente no solo de la superficie del agua, sino que también forman burbujas de vapor en todo el volumen de líquido. Se levantan a la superficie bajo la acción de la fuerza de empuje y son expulsados. En esta fase de transición, el agua se convierte en vapor. A continuación, nuevamente, la absorción de calor conduce a un aumento en la temperatura del vapor de acuerdo con la ley lineal.

El calor liberado o absorbente con la transición de fase depende de la masa de la sustancia.

Cuando la sustancia está moviendo la masa M de líquido a un estado gaseoso o, por el contrario, el gas se absorbe de la gaseosa al líquido o se resalta el calor.

Calor específico Steamingr P.Requerido para convertir 1 kg de líquido en punto de ebullición:

En la transición de una sustancia de un estado sólido a un líquido y respaldo absorbido o se transmite la cantidad de calor:

Fusión térmica específica q llamado el número de calor P.necesario para convertir 1 kg de sólido (por ejemplo, hielo) en líquido en punto de fusión:

El calor específico de fusión y vaporización se mide en J / kg. Con la temperatura creciente, el calor específico de la formación de vapor disminuye, y en una temperatura crítica se convierte en cero.

Para el agua, el calor específico de la fusión y la formación de vapor es respectivamente:

, .

Aquí utiliza una unidad extra del sistema para medir la cantidad de energía: calorías igual a la cantidad de calor requerido para calentar 1 gramo de agua a 1 ° C con una presión atmosférica normal de 101.325 kPa.

Como se puede ver en la Fig. 6.17 para calentar el hielo de -20 0 ° C a 0ºC, es necesario para ocho menos energía que la convertirla de hielo en agua, y 54 veces menos que girar el agua en vapor.

Fig. 6.17. Dependencia de la temperatura sobre el calor suministrado al sistema.

para 1 kg de hielo.

La temperatura a la que se pierde la distinción entre el vapor y el líquido se llama crítico. En la Fig. 6.18 ilustra el concepto de temperatura crítica sobre la dependencia de la densidad de agua y vapor a temperatura. Cuando el agua se calienta en un tubo cerrado, como se puede ver en la Fig. 6.18, la densidad del agua con una temperatura creciente se reduce debido a la expansión del volumen del agua, y aumenta la densidad del par. A cierta temperatura, que se llama crítica, la densidad del par se vuelve igual a la densidad del agua.

Cada sustancia tiene su propia temperatura crítica. Para el agua, nitrógeno y helio, las temperaturas críticas son respectivamente:

, , .

Fig. 6.18. Punto crítico en el gráfico de dependencia.

la densidad de vapor y agua de la temperatura.

Fig.6.19. Dependencia de presión en el volumen P \u003d P (V) para vapor. En la región asignada por la línea de puntos, existen el estado gaseoso y líquido de la sustancia al mismo tiempo.

La Figura 6.19 presenta la dependencia de la presión del vapor de su volumen P \u003d P (V). La ecuación del estado del vapor a baja presión y estuvo lejos de la temperatura de su transición de fase (por encima del punto B 0 en la FIG. 6.19) cerca de la ecuación del estado del gas ideal (es decir, en este caso , el gas puede considerarse ideal y su comportamiento está bien descrito por la ley de hervir - Mooriott). Con una disminución de la temperatura, la dependencia P \u003d P (V) comienza a diferir de su tipo para el gas perfecto. Ubicación en a - B. La condensación de vapor y la presión del par casi no cambian, y la dependencia de la FIG.6.19 es una función lineal cayendo lentamente. Debajo del punto pero,todos los pares se vuelven líquidos, y se produce una mayor compresión líquida. En este caso, como se puede ver en la Fig. 6.11, la presión con una disminución muy pequeña en el volumen, ya que el líquido es casi incompresible, aumenta considerablemente.

Dado que la temperatura de transición de la fase depende de la presión del gas, se pueden enviar transiciones de fase utilizando la dependencia de la presión en la temperatura P \u003d P (T) en la FIG.6.20. Cambiar el estado de fase de la sustancia ocurre en el borde de vapor - líquido, sólido - líquido, sólido, vapor. Desde diferentes lados de estas líneas de límite, el gas se encuentra en un estado agregado diferente: sólido, líquido o gaseoso.

Fig.6.20. Diagrama de fase para el agua.

El punto de intersección de las tres líneas en la Fig. 6.12 se llama triple punto. Por ejemplo, el agua a una temperatura de 0 С y la presión del cajero automático. Tiene un punto triple, y el dióxido de carbono tiene un punto triple a una temperatura y presión P \u003d 5.1 ATM. HIGO. 6.20 muestra que es posible transitar una sustancia de Gaseoso a un estado sólido y viceversa, evitando la etapa de líquido.

La transición del estado sólido de la sustancia a un estado gaseoso se llama sublimación.

Ejemplo: Hielo seco de enfriamiento, por ejemplo, paquetes de helados ubicados en bandejas. En este caso, como hemos visto repetidamente, el hielo seco se convierte en vapor.

Ecuación de estado Valores termodinámicos Potenciales termodinámicos Ciclos termodinámicos Transiciones de fase ver también "Portal físico"

Temperatura crítica de la transición de fase. - Valor de temperatura en un punto crítico. A temperaturas por encima de la temperatura crítica, el gas no puede condensarse sin presión.

Importancia física

En un punto crítico, la densidad del líquido y su par de saturado se vuelven iguales, y la tensión superficial del líquido cae a cero, por lo tanto, el límite de la partición de la fase del par de fase desaparece.

Para una mezcla de sustancias, la temperatura crítica no es un valor constante y puede representarse por una curva espacial (dependiendo de la proporción de componentes de componentes), los puntos extremos de los cuales son temperaturas críticas de sustancias puras: los componentes de la mezcla bajo consideración.

El punto crítico en el diagrama de estado corresponde a los puntos límite en las curvas de equilibrio de la fase, en las proximidades del punto, se rompe el equilibrio de fase, se produce la pérdida de estabilidad termodinámica en la densidad de la sustancia. En un lado del punto crítico, la sustancia es uniformemente (generalmente cuando texvc. extraviado; Ver Matemáticas / ReadMe - Ayuda para la configuración.): T\u003e T_ (Crit)), Y por el otro, se divide en líquido y vapor.

En las proximidades del punto, se observan fenómenos críticos: debido al crecimiento de las dimensiones características de las fluctuaciones de densidad, la dispersión de la luz se intensifica considerablemente durante el paso a través de la sustancia, cuando el tamaño de las fluctuaciones de los órdenes de nanómetros Se alcanza, es decir, la longitud de la longitud de onda de la luz, la sustancia se vuelve opaca, se observa su opalescencia crítica. El aumento de las fluctuaciones también conduce a un aumento en la absorción del sonido y el crecimiento de su dispersión, un cambio en la naturaleza del movimiento browniano, las anomalías de la viscosidad, la conductividad térmica, desacelerando el establecimiento del equilibrio térmico, etc.

Historia

Por primera vez, el fenómeno del estado crítico de la sustancia se encontró en 1822 por el Charlock Canyar de la Tour, y en 1860 fue reenugado por D.I. MENDELEEV. Los estudios sistemáticos comenzaron con las obras de Thomas Andrews. Se pueden observar prácticamente el fenómeno del punto crítico cuando el fluido se calienta, llenando parcialmente el tubo sellado. A medida que se calienta Menisisk, pierde gradualmente su curvatura, volviendo más aplanada, y cuando la temperatura crítica ha dejado de ser distinguible.

Parámetros de puntos críticos de algunas sustancias.

Sustancia	No se puede desarmar la expresión (archivo ejecutable texvc. extraviado; Ver Matemáticas / ReadMe - Ayuda para la configuración.): T_ (Crit)	No se puede desarmar la expresión (archivo ejecutable texvc. extraviado; Ver Matemáticas / ReadMe - Ayuda para la Configuración.): P_ (Crit)	No se puede desarmar la expresión (archivo ejecutable texvc. extraviado; Ver Matemáticas / ReadMe - Ayuda para la configuración.): V_ (Crit)
Unidades	Kelvin	Atmósfera	cm³ / mol
Hidrógeno	33,0	12,8	61,8
Oxígeno	154,8	50,1	74,4
	1750	1500	44
Etanol.	516,3	63,0	167
Dióxido de carbono	304,2	72,9	94,0
Agua	647	218,3	56
Nitrógeno	126.25	33,5
Argón	150.86	48,1
Bromo	588	102
Helio	5.19	2,24
Yodo	819	116
Criptón	209.45	54,3
Xenón	289.73	58
Arsénico	1673
Neón	44.4	27,2
Radón	378
Selenio	1766
Azufre	1314
Fósforo	994
Flúor	144.3	51,5
Cloro	416.95	76

Existen puntos críticos no solo para sustancias puras, sino también, en algunos casos, para sus mezclas y determinan los parámetros de la pérdida de resistencia de la mezcla (con una separación de fase): una solución (una fase). Un ejemplo de tal mezcla puede ser una mezcla de agua de fenol.

El gas monoisótopo a una temperatura crítica se comprime ilimitadamente antes de superponer las conchas de electrones de átomos adyacentes sin crecimiento de la presión.

La fórmula más famosa de OTO - La ley de conservación de la masa energética.

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Un extracto caracterizando el punto crítico (termodinámica).

"Solo el hecho de que ellos, realmente, profundamente honrados a John, a pesar del hecho de que nunca lo conocieron". - North sonrió. - Bueno, incluso el hecho de que, después de la muerte de Radomir y Magdalena, el Qatar realmente siguió siendo las verdaderas "revelaciones" de Cristo y los diarios de Juan, quienes, por todos los medios, tratando de encontrar y destruir la Iglesia Romana. Los sirvientes del Papa estaban tratando de asegurarse de que los malditos catares escondieran su tesoro más peligroso.!. Porque, aparece todo esto abiertamente, y la historia de la Iglesia Católica habría sufrido una derrota completa. Pero, no importa lo difícil que intenten los sorpresos de la Iglesia, la felicidad no les sonrió ... No pude encontrar nada, excepto por varios manuscritos de testigos presenciales.
Es por eso que la única oportunidad para la Iglesia, de alguna manera, ahorra su reputación en el caso del catarma y fue solo para distorsionar su fe y enseñar tanto para que nadie en el mundo podría distinguir la verdad de las mentiras ... ¿cómo lo hicieron fácilmente? Con la vida de Radomir y Magdalena.
Otra iglesia argumentó que Qatar adoraba a John aún más que a Jesús Radomir. Sólo bajo Juan, significaban "su" Juan, con sus falsos evangelios cristianos y los mismos manuscritos falsos ... El presente John Qatar, y la verdad, lee, pero él, como sabes, no tenía nada en común con el Iglesia John Baptist ".
"Ya sabes, al norte, tengo la impresión de que la Iglesia ha pasado y destruyendo toda la historia del mundo. ¿Por qué lo necesitaba?
- Para no permitir que una persona piense, Isidor. Hacer esclavos obedientes e insignificantes, quienes, a su discreción, "perdonados" o castigados "santos". Porque, si una persona descubriría la verdad sobre su pasado, estaría orgulloso de sí mismo y de sus antepasados \u200b\u200by nunca pondría un collar esclavo. Sin la verdad, lo mismo de las personas libres y fuertes se convirtió en "esclavos de Dios", y ya no trató de recordar quiénes son realmente. Tal es el real, el isidor ... y, para ser honesto, no deja demasiado esperanzas demasiado ligeras para el cambio.
El norte era muy tranquilo y triste. Aparentemente, observando la debilidad humana y la crueldad de tantos siglos, y al ver cómo muere más fuerte, su corazón se envenenó con la amargura y la incredulidad en la victoria de la ambulancia del conocimiento y la luz ... y yo también quise gritarle que todavía creo. ¡Que la gente pronto se despertaría !. A pesar del mal y el dolor, a pesar de la traición y la debilidad, creo que la Tierra finalmente no estará soportando lo que hacen con sus hijos. Y resulta ... pero entendí que no podía convencerlo, ya que tendría que morir pronto, luchando por el mismo despertar.
Pero no me arrepentí ... Mi vida era solo una arena en el infinito mar de sufrimiento. Y solo debería luchar hasta el final, sin importar lo terrible que era. Dado que incluso las gotas de agua, cayendo constantemente, en el poder de continuar la piedra más fuerte. Tan malvado: si la gente lo hubiera cambiado incluso en una perra, alguna vez colapsaría, incluso si no en esta vida. ¡Pero volverían a sus tierras de nuevo y verían, lo ayudarían a sobresalir! .. La ayudaron a convertirse en brillante y fiel. Lo sé, el norte diría que una persona aún no puede vivir para el futuro ... y lo sé, mientras era cierto. Pero es precisamente esto en mi comprensión y detuvo muchas de nuestras propias soluciones. Dado que las personas están demasiado acostumbradas a pensar y actuar, "como todos los demás", sin destacarse y no una sola vez, solo para vivir con calma.
- Lo siento, eso te hizo sobrevivir tanto dolor, mi amigo. - Interrumpió mis pensamientos la voz del norte. "Pero creo que te ayudará a conocer a su destino". Ayudará a ponerse de pie ...
No quería pensarlo ... ¡Todavía, incluso un poco! .. Después de todo, todavía tenía tiempo suficiente para mi destino triste. Por lo tanto, para cambiar el tema dolorido, comencé a hacer preguntas de nuevo.

La curva de equilibrio de fase (en el plano P, T) se puede completar en algún momento (Fig. 16); Tal punto se llama crítico, y la temperatura y presión críticas correspondientes, la temperatura y la presión crítica. A temperaturas anteriores y en las presiones, hay fases grandes diferentes, y el cuerpo es siempre uniforme.

Podemos decir que una distinción entre ambas fases está desaparecida en un punto crítico. El concepto de un punto crítico fue introducido por primera vez por D. I. MENDELEEV (1860).

En las coordenadas del T, se muestra el diagrama de equilibrio en la presencia de un punto crítico, se muestra así en la FIG. 17. A medida que la temperatura se acerca a su valor crítico, los volúmenes específicos entre sí en las fases de equilibrio se acercan y en un punto crítico (k en la Fig. 17) coinciden. Una especie similar tiene un diagrama en las coordenadas P, V.

En presencia de un punto crítico entre todo tipo de dos estados de la sustancia, se puede hacer una transición continua, en la que ningún par no se rompe en dos fases, ya que es necesario cambiar el estado a lo largo de una curva que envuelve un Punto crítico y en ninguna parte intersectando la curva de equilibrio. En este sentido, en presencia de un punto crítico, el mayor concepto de diferentes fases se convierte en condicional, y es imposible especificar en todos los casos que los estados son una fase, y que son diferentes. Estrictamente hablando, podemos hablar de dos fases solo cuando existen ambos al mismo tiempo, en contacto entre sí, es decir, en los puntos que se encuentran en la curva de equilibrio.

Está claro que el punto crítico puede existir solo para tales fases, la diferencia entre la cual tiene solo naturaleza puramente cuantitativa. Tales son líquidos y gases, difiriendo entre sí solo un papel mayor o menor de la interacción entre las moléculas.

Las mismas fases que un cuerpo líquido y sólido (cristal) o varias modificaciones cristalinas de la sustancia son cualitativamente diferentes entre sí, ya que difieren en su simetría interna. Está claro que solo se puede decir el elemento de simetría sobre cada propiedad, o lo que es, o que no lo es; Puede aparecer o desaparecer solo de inmediato, saltar y no gradualmente. En cada estado, el cuerpo tendrá una u otra simetría, y por lo tanto, siempre puede especificar a lo que se refiere de dos fases. El punto crítico, por lo tanto, para tales fases, no puede existir, y la curva de equilibrio debe ir al infinito o en el final, cruzando las curvas de equilibrio de otras fases.

El punto de transición de fase habitual no está en términos matemáticos para los valores termodinámicos de la sustancia. De hecho, puede existir cada una de las fases (al menos como metastables) y en el otro lado del punto de transición; Las desigualdades termodinámicas en este punto no son violadas. En el punto de transición, los potenciales químicos de ambas fases son iguales entre sí :; Para cada una de las funciones, este punto no es notable.

Imágenes en el plano P, v cualquier isoterma de líquido y gas, es decir, la curva de la dependencia P de V con expansión isotérmica de un cuerpo homogéneo en la FIG. Dieciocho). De acuerdo con la desigualdad termodinámica, hay una función decreciente V. Dicha isotividad de la pendiente debe conservarse a una cierta distancia más allá de los puntos de su intersección con la curva de equilibrio de líquidos y gas (el punto B y las partes de la isoterma corresponden a la metaastable. El líquido sobrecalentado y el par sobrecenfragado, en los que aún se observan desigualdades termodinámicas (el cambio isotérmico de equilibrio en el estado entre los puntos B no responde, por supuesto, el segmento horizontal en el que se produce el paquete en dos fases).

Si consideramos que los puntos tienen la misma ordenada P, está claro que ambas partes de las isotermas no pueden continuar entre sí de manera continua, y entre ellos deben ser un descanso. Las isotermas se completan en los puntos (C y D), en los que la desigualdad termodinámica está perturbada, es decir,

Buing la ubicación geométrica de los puntos finales del fluido y el gas a la isoterma, obtenemos la curva de la batería en la que se rompen las desigualdades termodinámicas (para un cuerpo homogéneo); Limita el área en la que el cuerpo bajo ninguna circunstancia puede existir como homogéneo. Las áreas entre esta curva y la curva de equilibrio de fase se observan con un líquido sobrecalentado y un par sobresalado. Obviamente, en un punto crítico, ambas curvas deben tocarse entre sí. Desde los puntos exactos que se encuentran en la curva de la batería en sí, solo el punto crítico K es el único, en el que esta curva entra en contacto con el área de estados homogéneos estables es consistente con los estados más existentes de un cuerpo homogéneo .

En contraste con los puntos convencionales del equilibrio de fase, el punto crítico se encuentra en una actitud matemática de un punto especial para las funciones termodinámicas de la sustancia (lo mismo se aplica a toda la curva de AKV que limita el área de la existencia de un cuerpo homogéneo estados). La naturaleza de esta característica y el comportamiento de la sustancia cerca del punto crítico se considerarán en el § 153.

Si se coloca una cierta cantidad de líquido en un recipiente cerrado, entonces se evaporará un vapor rico y por encima del líquido. Presión, y por lo tanto, la densidad de este vapor depende de la temperatura. La densidad del par es generalmente significativamente menor que la densidad del fluido a la misma temperatura. Si se incrementa la temperatura, la densidad del líquido disminuirá (§ 198), la presión y la densidad del par saturado aumentarán. En la pestaña. 22 muestra los valores de la densidad del agua y el vapor de agua saturada para diferentes temperaturas (y, en consecuencia, para las presiones correspondientes). En la Fig. 497 Los mismos datos se dan en forma de gráfica. La parte superior del gráfico muestra el cambio en la densidad del fluido dependiendo de su temperatura. Con la temperatura creciente, la densidad del líquido disminuye. La parte inferior del gráfico muestra la dependencia de la densidad del vapor saturado a la temperatura. Aumenta la densidad de los pares. A una temperatura correspondiente al punto, la densidad del líquido y el par saturado coinciden.

Higo. 497. La dependencia de la densidad del agua y su par de temperatura saturados.

Tabla 22. Las propiedades del agua y su vapor saturado a diferentes temperaturas.

Temperatura,	Presión saturada de vapor	Densidad de agua,	Pareja saturada densidad	Cumplimiento de calor específico,

La tabla muestra que cuanto mayor sea la temperatura, menor será la diferencia entre la densidad del líquido y la densidad de su vapor saturado. A cierta temperatura (en el agua, estas densidades coinciden. La temperatura a la que coincide la densidad del líquido y su par saturada se denomina temperatura crítica de esta sustancia. En la Fig. 497 corresponde al punto. La presión correspondiente al punto se llama presión crítica. Las temperaturas críticas de varias sustancias difieren mucho entre sí. Algunos de ellos se dan en la tabla. 23.

Tabla 23. Temperatura crítica y presión crítica de algunas sustancias.

Sustancia	Temperatura crítica,	PRESIÓN CRÍTICA, ATM	Sustancia	Temperatura crítica,	PRESIÓN CRÍTICA, ATM
			Gas de carbonato
			Oxígeno
Etanol

¿Qué indica la existencia de una temperatura crítica? ¿Qué pasará con temperaturas aún más altas?

La experiencia muestra que a temperaturas, más altas que las críticas, la sustancia solo puede estar en un estado gaseoso. Si disminuimos el volumen ocupado por el ferry, a una temperatura por encima de la crítica, entonces la presión del vapor aumenta, pero no se sature y sigue siendo homogéneo: no importa cuánta presión sea, no detectaremos a dos estados separados. por un límite afilado, como siempre se observa siempre. A temperaturas más bajas debido a la condensación de vapor. Por lo tanto, si la temperatura de alguna sustancia está por encima de la crítica, entonces el equilibrio de la sustancia en forma de líquido y el contacto de vapor con ella es imposible sin presión.

El estado crítico de la sustancia se puede observar utilizando el instrumento mostrado en la FIG. 498. Consiste en una caja de hierro con ventanas que se pueden calentar arriba ("baño de aire"), y ubicadas dentro de la casa de baños de una ampolla de vidrio con éter. Al calentar el baño, el menisco en la ampolla se eleva, es un plano más plano y, finalmente, desaparece, lo que indica la transición a través de un estado crítico. Al enfriar el baño, la ampolla se purga de repente debido a la formación de una pluralidad de las gotas más pequeñas del éter, después de lo cual el éter se ensambla en la parte inferior de la ampolla.

Higo. 498. El dispositivo para observar el estado crítico del éter.

Como se puede ver en la mesa. 22, a medida que se acerca al punto crítico, el calor específico de la vaporización es cada vez menor. Esto se debe al hecho de que cuando aumenta la temperatura, la diferencia en las energías internas de la sustancia en los estados líquidos y en forma de vapor disminuye. De hecho, las fuerzas de embrague de las moléculas dependen de las distancias entre las moléculas. Si la densidad del líquido y el par difieren poco, entonces las distancias promedio entre las moléculas difieren. Por lo tanto, diferirá poco y los valores de la energía potencial de la interacción de las moléculas. El segundo término del calor de la vaporización es el trabajo contra la presión externa, también disminuye a medida que los enfoques de temperatura crítica. Esto sigue del hecho de que cuanto menor sea la diferencia en las densidades del vapor y el fluido, menor será la expansión durante la evaporación y, el menor trabajo realizado durante la evaporación.

La existencia de una temperatura crítica se señaló por primera vez en 1860. Dmitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907), químico ruso, quien abrió la ley básica de la química moderna, la ley periódica de los elementos químicos. Los grandes méritos en el estudio de la temperatura crítica tienen el químico inglés Thomas Andrews, que ha realizado un estudio detallado del comportamiento del dióxido de carbono durante el cambio isotérmico del volumen ocupado por ella. Andrews mostró que a temperaturas a continuación en el recipiente cerrado, es posible la coexistencia del dióxido de carbono en líquido y en los estados gaseosos; A las temperaturas anteriores, dicha coexistencia es imposible y todo el recipiente se llena con solo gas, sin importar cómo reducir su volumen.

Después de abrir la temperatura crítica, quedó claro por qué durante mucho tiempo no fue posible convertir los gases que se convierte en líquido como oxígeno o hidrógeno. Su temperatura crítica es muy baja (Tabla 23). Para convertir estos gases en un líquido, deben enfriarse por debajo de la temperatura crítica. Sin esto, todos los intentos de su licuefacción están condenados al fracaso.

Estado supercrítico- la cuarta forma de un estado agregado, que es capaz de mover muchas sustancias orgánicas e inorgánicas.

Por primera vez, el estado supercrítico de la sustancia encontró Canyar de la Tour en 1822. Un verdadero interés en el nuevo fenómeno surgió 1869 después de experimentos de T. Deli. Realización de experimentos en tubos de vidrio de pared gruesa, científico estudiado propiedades. CO 2., Fácil licuada al mejorar la presión. Como resultado, encontró que a 31 ° C y 7.2. MPA, Menisk: la frontera que separa el líquido y los pares de equilibrio con ella desaparece, mientras que el sistema se vuelve homogéneo (homogéneo) y todo el volumen adquiere el tipo de líquido opalescente blanco de leche. Con un aumento adicional de la temperatura, se vuelve rápidamente transparente y móvil, que consiste en aviones que fluyen constantemente que se asemejan a las corrientes de aire caliente sobre la superficie calentada. El aumento adicional de la temperatura y la presión no conducían a cambios visibles.

El punto en el que se produce tal transición, llamó a los críticos, y el estado de la sustancia que está por encima de este punto es supercrítico. A pesar del hecho de que esta condición se asemeja a un líquido, el término especial se usa para usarlo ahora: fluido supercrítico (de la palabra inglesa líquido, es decir, "flujo capaz"). En la literatura moderna, se adopta una designación abreviada de fluidos supercríticos - SCF.

La disposición de líneas, áreas distintivas de estados gaseosos, líquidos y sólidos, así como la posición del punto triple, donde las tres áreas son convergentes para cada sustancia. El área supercrítica comienza en un punto crítico (designado por un asterisco), que se caracteriza por ciertamente dos parámetros - Temperatura ( T kr .) y la presión ( R kr. .). Una disminución de la temperatura o la presión por debajo de los valores críticos produce una sustancia de un estado supercrítico.

El hecho de la existencia de un punto crítico nos permitió entender por qué algunos gases, por ejemplo, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, no se pudieron obtener en forma líquida mientras aumentaban la presión, debido a que se llamaban gases permanentes (de latín permanente - "Permanente"). En el diagrama anterior, se puede ver que la región de la existencia de la fase líquida se encuentra a la izquierda de la línea de temperatura crítica. Por lo tanto, para la licuefacción de cualquier gas, primero debe enfriarse a la temperatura debajo del crítico. W. Co 2 Temperatura crítica sobre la habitación, por lo que se puede vincular bajo las condiciones especificadas, aumentando la presión. En el nitrógeno, la temperatura crítica es mucho menor: -146.95 ° C, por lo tanto, si el nitrógeno se comprime en condiciones normales, en última instancia, es una región supercrítica, pero no puede formar nitrógeno líquido. Es necesario enfriar primero al nitrógeno por debajo de la temperatura crítica y luego, aumentar la presión, alcanzar el área donde es posible la existencia de líquido. Una situación similar para el hidrógeno, el oxígeno, por lo tanto, se enfrían a la temperatura por debajo de la crítica, y solo luego aumenta la presión. Los estados supercríticos pueden ser para la mayoría de las sustancias, solo es necesario que la sustancia no se dedule en la temperatura crítica. En comparación con las sustancias especificadas, el punto crítico del agua se logra con gran dificultad: t kr\u003d 374.2 ° C y R kr. = 21,4 MPA.

El punto crítico se reconoce como un importante parámetro físico de la sustancia, lo mismo que la fusión o la temperatura de ebullición. La densidad de SCF es excepcionalmente baja, por ejemplo, el agua en el estado del SCF tiene una densidad tres veces menor que en las condiciones normales. Todos los SCF tienen una viscosidad extremadamente baja.

Los fluidos supercríticos se encuentran entre los medios entre líquidos y gases. Pueden encogerse como gases (líquidos ordinarios de casi incompresibles) y, al mismo tiempo, pueden disolver muchas sustancias en estados sólidos y líquidos, que son inconsistentes con los gases. Etanol supercrítico (a temperaturas superiores a 234 ° C) disuelve muy fácilmente algunas sales inorgánicas ( COCL 2., Kbr, Ki.). El dióxido de carbono, la corriendo nitrógeno, el etileno y algunos otros gases en el estado del SCF adquieren la capacidad de disolver muchas sustancias orgánicas: ácido esteárico, parafina, naftaleno. Propiedades supercritas Co 2 Como se puede ajustar un disolvente, con una presión creciente, su capacidad de disolución aumenta dramáticamente.

Los fluidos supercríticos se han utilizado ampliamente solo en la década de 1980, cuando el nivel general de desarrollo de la industria hizo instalaciones para obtener el SCF ampliamente disponible. A partir de este punto, comenzó el desarrollo intensivo de tecnologías supercríticas. SCF no solo es buenos solventes, sino también sustancias con un coeficiente de alta difusión, es decir, Penetran fácilmente en las capas profundas de varios sólidos y materiales. Supercrítico más utilizado Co 2que resultó ser un disolvente de una amplia gama de compuestos orgánicos. El dióxido de carbono se ha convertido en el líder en el mundo de las tecnologías supercríticas, porque Tiene un complejo completo de ventajas. Lo traducirá al estado supercrítico es bastante fácil ( t kr- 31 ° С, R kr. – 73,8 cajero automático.), Además, no es tóxico, no de combustible, no explota, además, barato y disponible. Desde el punto de vista de cualquier tecnólogo, es el componente perfecto de cualquier proceso. Le da un atractivo particular que es una parte integral del aire atmosférico y, por lo tanto, no contamina el medio ambiente. Supercrítico Co 2 Puede ser considerado un solvente ecológicamente limpio. Damos solo algunos ejemplos de su uso.

Cafeína: la droga utilizada para mejorar la actividad del sistema cardiovascular se obtiene de los granos de café, incluso sin su pre-molienda. La plenitud de la extracción se logra debido a la alta capacidad de penetración del SCF. Los granos se colocan en un autoclave, una capacidad, soportando una mayor presión, luego se alimenta a su gaseosa Co 2, luego cree la presión requerida (\u003e 73 cajero automático.) como resultado Co 2 Entra en un estado supercrítico. Todos los contenidos se agitan, después de lo cual el fluido junto con la cafeína disuelta se drena en un recipiente abierto. El dióxido de carbono, estar en la presión atmosférica, se convierte en gas y vuela en la atmósfera, y se extrajo la cafeína permanece en un recipiente abierto en su forma pura.

El uso del SCF resultó ser muy exitoso para la limpieza de contaminantes de circuitos electrónicos durante su producción, ya que no hay rastros del solvente de limpieza.

Debido al rápido ritmo de desarrollar una parte activa de las reservas de aceite ligero, interés en los métodos para aumentar la recuperación del petróleo de los reservorios. Si en los 70 a 80 años del siglo XX, el número de proyectos destinados a resolver el problema de aumentar la recuperación de petróleo mediante la inyección de disolventes de hidrocarburos de mezcla, los gases de hidrocarburos "inertes" y el dióxido de carbono eran comparables, luego al final del XX y XXI primeros siglos solo el método de inyección Co 2 Tenía una tendencia de crecimiento constante. Eficiencia de la aplicación Co 2para aumentar la recuperación del petróleo, no solo las obras experimentales y teóricas, sino también los resultados de numerosas pruebas industriales.

No olvide que la tecnología aumenta la recuperación del aceite de la formación utilizando Co 2 Le permite en paralelo para resolver el problema de la preservación de una gran cantidad de dióxido de carbono asignado por la industria.

Características del proceso de impacto de los inyectados. CO 2. El depósito de petróleo y gas depende de su estado agregado.

Exceso de presión y temperatura por encima de los valores críticos para el dióxido de carbono (y esta es la situación más probable en las condiciones del reservorio), predetermina su estado supercrítico. En este caso CO 2.Con una capacidad de disolución excepcional con respecto a los líquidos de hidrocarburos con disolución directa en aceite de plástico, reduce su viscosidad y mejora dramáticamente las propiedades de filtración. La circunstancia especificada da todos los motivos para atribuir la tecnología SCF de aumentar la recuperación del petróleo de la formación a una de las más prometedoras.

CAPÍTULO IV.
Termodinámica de Soluciones (Soluciones)