Propertija vode - kemijska i fizička svojstva vode u tekućem stanju. Kritična točka u kritičnom stanju

Tekućina, kao što je voda, može biti u krutom, tekućem i plinovitom stanju, koja se zove fazna stanja tvari, U tekućinama, udaljenost između molekula je oko dvaju reda veličine manje nego u plinovima. U krutoj tvari, molekule se nalaze još bliže jedni drugima. Temperatura na kojoj se mijenja fazno stanje materije(tekućina - krutina, tekuće - plinoviti), nazvan temperatura prijelazne tranzicije.

Tranzicija toplinske faze Ili skrivena toplina nazvana je veličina topline taljenja ili isparavanja tvari. Slika 6.9 prikazuje ovisnost temperature vode na količini topline dobivene u kalorijama. Može se vidjeti da na temperaturama 0 0 0 i 100 ° C postoji promjena u faznom stanju vode, a temperatura vode se ne mijenja. Apsorbirana toplina se troši za promjenu faznog stanja tvari. Fizički, to znači da kada se krutina zagrijava, na primjer, led na 0 ° C povećava amplitudu oscilacija molekula u odnosu na drugo. To dovodi do povećanja njihove potencijalne energije i, posljedično, oslabiti ili rupturu intermolekularnih veza. Molekule ili njihovi grozdovi mogu se međusobno kretati. Led se pretvara u temperaturu ne-temperature u tekućinu. Nakon promjene agregatnog stanja krutine u tekućinu, apsorpcija topline dovodi do povećanja temperature prema linearnom zakonu. To se događa na 100 ° C. Zatim se energija oscilirajućih molekula povećava toliko da molekule mogu prevladati privlačnost preostale molekule. Oni nasilno izlaze ne samo s površine vode, već i tvore mjehuriće od pare kroz volumen tekućine. Oni se uzdižu na površinu pod djelovanjem sile za guranje i izbačeni su. U ovoj faznoj tranziciji voda se pretvara u paru. Dalje, opet, apsorpcija topline dovodi do povećanja temperature pare prema linearnom zakonu.

Toplina koja se oslobađa ili apsorbira s faznim prijelazom ovisi o masi tvari.

Kada se tvar pomiče masovnu m tekućine u plinovito stanje ili, naprotiv, plin se apsorbira iz plinovitih u tekućinu ili je toplina označena.

Specifična toplinska pari P:potrebno za pretvaranje 1 kg tekućine na točki vrenja:

U prijelazu tvari iz čvrstog stanja u tekućinu i leđa apsorbira ili se prenosi količina topline:

Specifično otapanje topline Q nazvao je broj topline P:potrebno za pretvaranje 1 kg krutine (na primjer, led) u tekućinu na točki taljenja:

Specifična toplina taljenja i isparavanja mjeri se u J / kg. S povećanjem temperature, specifična toplina formiranja pare se smanjuje, a na kritičnoj temperaturi postaje nula.

Za vodu, specifična toplina formiranja taljenja i pare je:

, .

Ovdje koristi dodatnu jedinicu za mjerenje količine energije - kalorija jednaka količini topline potrebne za grijanje 1 gram vode na 1 ° C s normalnim atmosferskim tlakom od 101,325 kPa.

Kao što se može vidjeti na Sl.6.17 da se zagrije led od -20 ° C do 0 0 ° C, potrebno je osam manje energije nego da ga pretvoriti iz leda u vodu i 54 puta manje od okretanja vode u paru.

Sl.6.17. Temperaturna ovisnost o toplini koja se isporučuje sustavu

za 1 kg leda.

Temperatura na kojoj se razlika gubi između para i tekućine kritično, Na sl. 6.18 ilustrira koncept kritične temperature na ovisnosti gustoće vode i pare na temperaturi. Kada se voda zagrijava u zatvorenoj cijevi, kao što se može vidjeti na Sl.6.18, gustoća vode s povećanom temperaturom se smanjuje zbog ekspanzije volumena vode, a gustoća par se povećava. Na nekoj temperaturi, koja se naziva kritična, parna gustoća postaje jednaka gustoći vode.

Svaka tvar ima vlastitu kritičnu temperaturu. Za vodu, dušik i helij su kritične temperature:

, , .

Sl.6.18. Kritična točka na grafikon ovisnosti

gustoća pare i vode od temperature.

Sl.6.19. Ovisnost o tlaku na volumenu p \u003d p (v) za paru. U regiji koja je dodijeljena isprekidanom linijom, u isto vrijeme postoji plinoviti i tekući stanje tvari.

Slika 6.19 prikazuje ovisnost pritiska pare od volumena p \u003d p (v). Jednadžba stanja pare pri niskom tlaku i bila je daleko od temperature faze tranzicije (iznad točke B 0 na Sl. 6.19) blizu jednadžbe stanja idealnog plina (to jest, u ovom slučaju , Plin se može smatrati idealnim i njegovo ponašanje dobro je opisano zakon procvjeta - Mooriott). S smanjenjem temperature, ovisnost p (v) počinje se razlikovati od svog tipa za savršeni plin. Mjesto na a - B. Kondenzacija pare i tlak par se gotovo ne mijenja, a ovisnost na Sl.6.19 je polako pada linearna funkcija. Ispod točke ali,svi parovi postaju tekući i dalje se javljaju kompresija tekućine. U ovom slučaju, kao što se može vidjeti na Sl.6.11, tlak s vrlo malim smanjenjem volumena, budući da je tekućina gotovo nestlačiva, povećava se oštro.

Budući da temperatura prijelaza u fazi ovisi o tlaku plina, fazni prijelazi mogu se podnijeti pomoću ovisnosti tlaka na temperaturi p \u003d p (t) na Sl.6.20. Promjena faznog stanja tvari javlja se na granici pare - tekućine, krute tekućine, krutine, pare. S različitih strana tih graničnih linija, plin se nalazi u različitim agregatnim stanjem - kruti, tekući ili plinovitom.

Sl.6.20. Fazni dijagram za vodu.

Nazivna točka raskrižja triju linije na slici 6.12 trostruka točka, Na primjer, voda na temperaturi od 0 0 i ATM tlaka., Ima trostruku točku, a ugljični dioksid ima trostruku točku na temperaturi i tlaku p \u003d 5.1 atm. Slika 6.20 pokazuje da je moguće prijelaz tvari iz plinovitih u čvrsto stanje i obrnuto, zaobilazeći tekućinu.

Prijelaz iz čvrstog stanja tvari u plinovito stanje naziva se sublimacija.

Primjer: Hlađenje suhi led, na primjer, pakete sladoleda koji se nalazi na ladicama. U tom slučaju, kao što smo više puta vidjeli, suhi led se pretvara u paru.

Jednadžba statusa Termodinamičke vrijednosti Termodinamički potencijali Termodinamički ciklusi Fazni prijelazi vidi također "Fizički portal"

Kritična temperatura prijelaza faze - vrijednost temperature na kritičnoj točki. Na temperaturama iznad kritične temperature, plin se ne može kondenzirati bez tlaka.

Fizički značaj

Na kritičnoj točki gustoća tekućine i zasićenog para postaje jednaka, a površinska napetost tekućine pada na nulu, stoga je granica pregrade faze para nestaje.

Za mješavinu tvari, kritična temperatura nije konstantna vrijednost i može biti predstavljena prostornoj krivulji (ovisno o udjelu komponenti), od kojih su ekstremne točke kritične temperature čistih tvari - komponente smjese ispod obzir.

Kritična točka na državnom dijagramu odgovara graničnim točkama na ravnotežnim krivuljama faze, u blizini točke, raščitaj faza je slomljena, gubitak termodinamičke stabilnosti na gustoći tvari. Na jednoj strani kritične točke, tvar je ravnomjerno (obično kada texvc. nije pronađeno; Vidi Math / Readme - Pomoć za postavljanje.): T\u003e T_ (Crit)), A s druge strane, podijeljen je u tekućinu i paru.

U blizini točke, očekuju se kritični fenomeni: Zbog rasta karakterističnih dimenzija fluktuacija gustoće, raspršivanje svjetla je oštro intenzivira tijekom prolaska kroz tvar - kada je veličina fluktuacija nanosa nanometara je postignut, tj. duljina valne duljine svjetla, tvar postaje neprozirna - promatrana je kritična opalescencija. Porast fluktuacija također dovodi do povećanja apsorpcije zvuka i rasta njegove disperzije, promjene u prirodi smeđeg pokreta, anomalija viskoznosti, toplinske vodljivosti, usporavanja uspostavljanja toplinske ravnoteže, itd.

Povijest

Po prvi put fenomen kritičnog stanja tvari pronađen je 1822. godine Charlock Canyar de la turneju, a 1860. ponovno je otvorio D.I. Mendeleev. Sustavne studije počele su s radovima Thomasa Andrews. Praktički fenomen kritične točke može se promatrati kada se tekućina zagrijava, djelomično puni zatvorenu cijev. Kao što je menisisk zagrijao, postupno gubi zakrivljenost, postaje sve spljoštena, a kada je kritična temperatura prestala biti različita.

Parametri kritičnih točaka nekih tvari

Supstanca	Nije moguće rastavljati izraz (izvršna datoteka texvc. nije pronađeno; Vidi Math / Readme - Pomoć za postavljanje.): T_ (Crit)	Nije moguće rastavljati izraz (izvršna datoteka texvc. nije pronađeno; Vidi Math / Readme - Pomoć za postavljanje.): P_ (CRIT)	Nije moguće rastavljati izraz (izvršna datoteka texvc. nije pronađeno; Vidi Math / Readme - Pomoć za postavljanje.): V_ (CRIT)
Jedinice	Kelvin	Atmosfera	cm³ / mol
Vodik	33,0	12,8	61,8
Kisik	154,8	50,1	74,4
	1750	1500	44
Etanol.	516,3	63,0	167
Ugljični dioksid	304,2	72,9	94,0
Voda	647	218,3	56
Dušik	126.25	33,5
Argon	150.86	48,1
Brom	588	102
Helijum	5.19	2,24
Jod	819	116
Kripton	209.45	54,3
Ksenon	289.73	58
Arsen	1673
Neon	44.4	27,2
Radon	378
Selen	1766
Sumpor	1314
Fosfor	994
Fluor	144.3	51,5
Klor	416.95	76

Kritične točke postoje ne samo za čiste tvari, već iu nekim slučajevima, za njihove smjese i određuju parametre gubitka otpornosti smjese (s razdvajanjem faze) - otopinom (jedna faza). Primjer takve smjese može biti smjesa fenolne vode.

Monoizotopski plin na kritičnoj temperaturi neograničeno je komprimiran prije preklapajućih elektronskih granata susjednih atoma bez rasta tlaka.

Najpoznatija formula iz OTO - Zakon očuvanja energije

Ovo je prazno članka fizike. Možete pomoći projektu dodavanjem.

Pogledajte ovaj predložak Čvrst Tekući Plin Plazma Raspršeni sustavi Fazni prijelazi vidi također

Napišite pregled o članku "Kritična točka (termodinamika)"

Izvadak koji karakterizira kritičnu točku (termodinamiku)

"Samo činjenica da su oni, doista, duboko počastili Johna, unatoč činjenici da ga nikada nisu sreli." - Sjever se nasmiješio. - Pa, čak i činjenica da, nakon smrti Radomira i Magdalena, Katar je doista ostao prave "otkrivenje" Krista i dnevnika Ivana, koji svakako pokušavaju pronaći i uništiti rimsku crkvu. Sluge pape pokušavaju se pobrinuti da su prokleti katari skrivali njihovo najopasnije blago?!. Jer, čini se sve to otvoreno - a povijest Katoličke crkve bi pretrpjela potpuni poraz. Ali, bez obzira na to koliko je teško crkvena sorces pokušava, sreća se nije nasmiješila na njih ... nisam mogla naći ništa, osim nekoliko rukopisa svjedoka.
Zato je jedina prilika za crkvu nekako spasiti vaš ugled u slučaju katame i to je samo da iskrivljuju svoju vjeru i toliko podučavaju tako da nitko na svijetu ne bi mogao razlikovati istinu iz laži ... kako su lako s životom Radomira i Magdalena.
Druga crkva je tvrdila da je Katar štovao Johna još više od Isusa Radomira. Samo pod Ivanom, mislili su na "njihov" John, sa svojim lažnim kršćanskim evanđeljima i istim lažnim rukopisima ... sadašnjosti John Katar, i istinu, čitati, ali on, kao što znate, nije imao ništa zajedničko s crkva John Krstitelj. "
"Znaš, sjever, dobivam dojam da je crkva prošla i uništila cijelu svjetsku povijest. Zašto je to trebalo?
- Da ne bi dopustilo da osoba misli, Isidor. Napraviti poslušne i beznačajne robove, koji su, prema njihovoj diskreciji, "opravdani" ili kažnjeni "sveti". Jer, ako bi osoba saznala istinu o svojoj prošlosti, bio bi ponosan na sebe i svoje preke i nikada ne bi stavio rob ovratnik. Bez istine, isto od slobodnih i snažnih ljudi postalo je "robovi Božji" i više se ne pokušavao sjetiti tko su oni doista. Takav je pravi, isidor ... i da budem iskren, ne ostavlja previše lake nade za promjenu.
Sjever je bio vrlo tih i tužan. Očigledno, gledajući ljudsku slabost i okrutnost mnogih stoljeća, i vidjevši kako je najjače umrijeti, srce mu je otrovan gorčinom i nevjerom u pobjedu za hitne pomoći ... i tako sam htjela vikati s njim Da bi se ljudi uskoro probudili! I ispostavilo se ... ali shvatio sam da ga ne mogu uvjeriti, kao što bih uskoro morao umrijeti, boreći se za isto buđenje.
Ali nisam požalio ... moj život bio je samo pijesak u beskrajnom moru patnje. I trebao bih se samo boriti do kraja, bez obzira koliko je bio strašan. Budući da čak i kapi vode, stalno padaju, u moć da nastavi sve najjači kamen. Tako zlo: ako su ga ljudi pomaknuli čak iu kujici, to bi ikad srušilo, čak i ako ne u ovom životu. Ali oni bi se ponovno vratili svojoj zemlji i vidjeli - oni će joj pomoći da se ističe!. Pomogli su joj da postane svijetli i vjerni. Znam, na sjever će reći da osoba ne može živjeti za budućnost ... i znam - dok je to bilo istina. Ali upravo je to u mojem razumijevanju i zaustavio mnoga vlastita rješenja. Budući da su ljudi previše navikli na razmišljanje i djelovanje, kao i svi drugi, "bez stojenja, a ne jednom, samo da žive mirno.
- Oprosti, to je natjeralo da preživiš toliko boli, prijatelju. - Prekinuo je moje misli na sjever. "Ali mislim da će vam pomoći lakše ispuniti svoju sudbinu." Pomoći će ustati ...
Nisam htjela razmišljati o tome ... i dalje sam još malo!. Uostalom, još uvijek sam imao dovoljno vremena za svoju tužnu sudbinu. Dakle, promijeniti bolnu temu, ponovno sam počeo postavljati pitanja.

Krivulja faze ravnoteže (u P ravnini, T) može se dovršiti u nekoj točki (Sl. 16); Takva se točka naziva kritična i odgovarajuća temperatura i tlak - kritična temperatura i kritični tlak. Pri temperaturama iznad i na tlakovima postoje velike različite faze, a tijelo je uvijek ujednačeno.

Možemo reći da je razlika između obje faze nestala na kritičnoj točki. Koncept kritične točke prvi put je uveo D. I. Mendeleev (1860.).

U koordinatama T, v dijagram ravnoteže u prisutnosti kritične točke izgleda kao da je to prikazano na Sl. 17. Kako se temperatura približava svojoj kritičnoj vrijednosti, specifične količine jedni druge u ravnotežnim fazama dolaze bliže i na kritičnoj točki (k na Sl. 17) se podudara. Slična vrsta ima dijagram u koordinatama P, V.

U prisutnosti kritične točke između svih vrsta dviju stanja tvari, može se napraviti kontinuirani prijelaz, u kojem se ne mijenja okretni moment u dvije faze - za to je potrebno promijeniti stanje uz krivulju koja omotava a kritična točka i nigdje presijecaju ravnotežnu krivulju. U tom smislu, u prisutnosti kritične točke, većina koncepta različitih faza postaje uvjetovana i nemoguće je odrediti u svim slučajevima koji su države jedna faza, a koje su različite. Strogo govoreći, možemo razgovarati o dvije faze samo kada postoje u isto vrijeme, u kontaktu jedni s drugima, tj. Na točkama koje leže na krivulji ravnoteže.

Jasno je da kritična točka može postojati samo za takve faze, razlika između koja ima samo čisto kvantitativnu prirodu. Takvi su tekući i plin, razlikujući se od drugih samo veću ili manju ulogu interakcije između molekula.

Iste faze kao tekuće i kruto tijelo (kristal) ili razne kristalne modifikacije tvari kvalitativno se razlikuju između sebe, jer se razlikuju u svojoj internoj simetriji. Jasno je da se samo element simetrije može reći o svakoj imovini ili ono što je to ili da nije; Može se pojaviti ili nestati samo odmah, skočiti, a ne postupno. U svakoj državi tijelo će imati jednu ili drugu simetriju, te stoga uvijek možete navesti na koje se odnosi na dvije faze. Kritična točka, dakle, za takve faze ne može postojati, a krivulja ravnoteže treba ili ući u beskonačnost ili završiti, prelazeći ravnotežne krivulje drugih faza.

Uobičajena točka prijelaza faze nije u matematičkom smislu za termodinamičke vrijednosti tvari. Doista, svaka od faza može postojati (barem kao metastabilna) i na drugoj strani prijelazne točke; Termodinamičke nejednakosti u ovom trenutku nisu prekršene. Na mjestu tranzicije, kemijski potencijali obje faze jednake su jedna drugoj :; Za svaku od funkcija, ova točka nije izvanredna.

Slike u ravnini p, v Bilo koja izoterm fluida i plina, tj. Krivulje ovisnosti p iz V s izotermnim širenjem homogenog tijela na Sl. osamnaest). Prema termodinamičkoj nejednakosti, postoji smanjena funkcija V. Takva izoterm nagiba mora se sačuvati na određenoj udaljenosti izvan točaka njihovog raskrižja s tekućim i plinskim ravnotežnom krivulji (točka B i dijelovi izoterme odgovaraju metastabilnom pregrijavana tekućina i superhladni par, u kojem se još uvijek promatraju termodinamičke nejednakosti (potpuno ravnotežna izotermna promjena u stanju između točaka B ne reagira, naravno, horizontalni segment na kojem se pojavljuje snop u dvije faze).

Ako uzmemo u obzir da to točke imaju istu regrutnu P, jasno je da se oba dijela izotermomena ne mogu međusobno ući na kontinuiran način, a između njih bi trebao biti prekid. Izoterme su završene na točkama (c i d), u kojoj je poremećena termodinamička nejednakost, tj.

Zvučava geometrijsku lokaciju krajnjih točaka tekućine i plina do izoterme, dobivamo krivulju baterije na kojoj su slomljena termodinamička nejednakosti (za homogeno tijelo); Ograničava područje u kojem tijelo ni pod kojim uvjetima ne može postojati kao homogeno. Područja između ove krivulje i krivulje faze ravnoteže opažena je s pregrijanom tekućinom i superhladnim parom. Očito, na kritičnoj točki, obje krivulje bi se trebale dodirivati. Od točnih točaka koje leže na krivulji same baterije, samo je kritična točka K jedina, u kojoj ova krivulja dolazi u dodir s područjem stabilnih homogenih država je u skladu s najpouzdanijim državama homogenog tijela ,

Za razliku od konvencionalnih točaka faze ravnoteže, kritična točka je u matematičkom stavu posebne točke za termodinamičke funkcije tvari (isto vrijedi i za cijelu AKV krivulju koja ograničava područje postojanja homogenog tijela Države). Priroda ove značajke i ponašanje tvari u blizini kritične točke smatrat će se u § 153.

Ako se određena količina tekućine postavi u zatvorenoj posudi, tada će se bogati pare ispari i iznad tekućine. Tlak, i stoga gustoća ove pare ovisi o temperaturi. Gustoća par je obično znatno manja od gustoće tekućine na istoj temperaturi. Ako se temperatura poveća, gustoća tekućine će se smanjiti (§ 198), tlak i gustoća zasićenog para će se povećati. Na kartici. 22 prikazuje vrijednosti gustoće vode i zasićene vodene pare za različite temperature (i, posljedično, za odgovarajuće tlakove). Na sl. 497 Isti se podaci dani su u obliku grafikona. Gornji dio grafikona prikazuje promjenu gustoće tekućine ovisno o njegovoj temperaturi. Uz sve veću temperaturu, gustoća tekućine se smanjuje. Donji dio grafikona prikazuje ovisnost gustoće zasićene pare na temperaturi. Povećava se par gustoća. Na temperaturi koja odgovara točki, gustoća tekućine i zasićenog para se podudara.

Sl. 497. Ovisnost gustoće vode i zasićeni par temperature

Tablica 22. Svojstva vode i zasićena para na različitim temperaturama

Temperatura,	Zasićeni tlak pare	Gustoća vode,	Gustoća zasićene par	Specifična količina topline,

Tablica pokazuje da je viša temperatura, što je manje razlika između gustoće tekućine i gustoće zasićene pare. Na nekoj temperaturi (u vodi, te se gustoće podudaraju. Temperatura na kojoj se gustoća tekućine i zasićenog para podudarala naziva se kritična temperatura ove tvari. Na sl. 497 odgovara točki. Pritisak koji odgovara točki naziva se kritični tlak. Kritične temperature različitih tvari uvelike se razlikuju među sobom. Neki od njih su dani u tablici. 23.

Tablica 23. Kritična temperatura i kritični tlak nekih tvari

Supstanca	Kritična temperatura,	Kritični tlak, bankomat	Supstanca	Kritična temperatura,	Kritični tlak, bankomat
			Karbonat
			Kisik
Etanol

Što ukazuje na postojanje kritične temperature? Što će se dogoditi s još višim temperaturama?

Iskustvo pokazuje da na temperaturama, višoj od kritične, tvar može biti samo u plinovitom stanju. Ako smanjimo volumen koji zauzima trajekt, na temperaturi iznad kritičnog, tada se tlak pare povećava, ali ne postaje zasićen i nastavlja biti homogen: bez obzira na to koliko je pritiska, mi nećemo otkriti dvije države odvojene oštrom granicom, kao i uvijek se uvijek promatra. na nižim temperaturama zbog pare kondenzacije. Dakle, ako je temperatura neke tvari iznad kritičnih, tada je ravnoteža tvari u obliku tekućine i pare koja se kontaktira s njom nemoguće je nemoguće.

Kritično stanje tvari može se promatrati pomoću instrumenta prikazanog na Sl. 498. Sastoji se od željezne kutije sa sustavom Windows koji se može zagrijati iznad ("zračna kupelj"), a nalazi se u kupaonici staklenog ampule s eterom. Kada zagrijate kupku, meniskus u ampule raste, ravnije je ravnije i, konačno, nestaje, što ukazuje na prijelaz kroz kritično stanje. Prilikom hlađenja kupke, ampule se iznenada izvuče zbog stvaranja mnoštva najmanjih kapljica etera, nakon čega se eter montira na dnu ampule.

Sl. 498. Uređaj za promatranje kritičkog stanja etera

Kao što se može vidjeti iz tablice. 22, dok se približava kritičnoj točki, specifična toplina isparavanja postaje sve manje i manje. To je zbog činjenice da kada se temperatura povećava, razlika u unutarnjim energijama tvari u tekućim i pare u obliku stanja se smanjuje. Zapravo, sile spojke molekula ovise o udaljenosti između molekula. Ako se gustoća tekućine i para malo razlikuje, tada se razlikuju prosječne udaljenosti između molekula. Stoga će se malo razlikovati i vrijednosti potencijalne energije interakcije molekula. Drugi mandat topline isparavanja je rad protiv vanjskog tlaka - također se smanjuje kao kritična temperatura pristupa. To proizlazi iz činjenice da je manja razlika u gustoći pare i tekućine, što je manje ekspanzija koja se pojavljuje tijekom isparavanja, a manje radovi provedeni tijekom isparavanja.

Postojanje kritične temperature prvi je istaknula 1860. godine. Dmitry Ivanovich MendeleEV (1834-1907), ruski kemičar, koji je otvorio osnovni zakon moderne kemije - periodični zakon kemijskih elemenata. Velike zasluge u proučavanju kritične temperature ima engleski kemičar Thomas Andrews, koji je napravio detaljan proučavanje ponašanja ugljičnog dioksida tijekom izotermne promjene volumena koji je zauzeo. Andrews je pokazao da na temperaturama ispod zatvorenog posude moguće je suživot ugljičnog dioksida u tekućini i plinovitim stanjima; Na temperaturama iznad, takav suživot je nemoguć i cijelo plovilo je ispunjen samo jednim plinom, bez obzira na to kako smanjiti njegov volumen.

Nakon otvaranja kritične temperature, postalo je jasno zašto dugo nije bilo moguće pretvoriti takve plinove u tekućinu kao kisik ili vodik. Njihova kritična temperatura je vrlo niska (tablica 23). Da bi se te plinove pretvorili u tekućinu, moraju se ohladiti ispod kritične temperature. Bez toga, svi pokušaji njihovog ukapljenja su osuđeni na neuspjeh.

Superkritično stanje- četvrti oblik agregatnog stanja, koji je sposoban kretati mnoge organske i anorganske tvari.

Prvi put, superkritično stanje tvari pronađeno Canyar de la obilazak 1822. godine. Pravi interes za novi fenomen nastao je 1869. nakon eksperimenata T. Deli. Provođenje eksperimenata u debelim staklenim cijevima, znanstvenik je studirao svojstva Co 2., Jednostavno ukapljivanje pri poboljšanju pritiska. Kao rezultat toga, otkrio je da na 31 ° C i 7.2 Mpa, Menisk - granica odvajanja tekućine i parova ravnoteže s njom nestaje, dok sustav postaje homogeni (homogeni) i cijeli volumen stječe vrstu mliječno-bijele opalescentne tekućine. Uz daljnje povećanje temperature, ona brzo postaje prozirna i pokretna, koja se sastoji od stalno tekućih mlaznica koje nalikuju struje torbe zraka preko grijane površine. Daljnje povećanje temperature i tlaka nije dovelo do vidljivih promjena.

Mjesto u kojoj se dogodi takav prijelaz, naziva se kritično, a stanje tvari koja je iznad ove točke je superkritična. Unatoč činjenici da ovaj uvjet podsjeća na tekućinu, poseban izraz se koristi za ga sada - superkritičnu tekućinu (s engleske riječi fluida, to jest, "sposoban protok"). U modernoj literaturi usvojena je skraćena oznaka superkritičnih tekućina - SCF.

Raspored linija, prepoznatljivih područja plinovitih, tekućih i krutih stanja, kao i položaj trostruke točke, gdje se sva tri područja konverged za svaku tvar. Superkritično područje počinje u kritičnoj točki (imenuje zvjezdicom), koji je karakteriziran svakako dva parametra - temperatura ( T ,) i tlak ( R kr. ,). Smanjenje temperature ili tlaka ispod kritičnih vrijednosti podrazumijeva tvar iz superkritičkog stanja.

Činjenica postojanja kritične točke omogućilo nam je da shvatimo zašto su neki plinovi, na primjer, vodik, dušik i kisik, ne mogu se dobiti u tekućem obliku uz povećanje tlaka, zbog čega su nazvali stalni plinovi (od latinskog) trajna - "Trajna"). Na gornjem dijagramu može se vidjeti da se područje postojanja tekuće faze nalazi lijevo od kritične temperature. Dakle, za ukapljivanje bilo kojeg plina, prvo se mora ohladiti na temperaturu ispod kritičnog. W. Co2 Kritična temperatura iznad sobe, tako da se može povezati pod navedenim uvjetima, povećavajući pritisak. U dušiku, kritična temperatura je mnogo niža: -146,95 ° C, dakle, ako se dušik komprimira u normalnim uvjetima, to je u konačnici superkritična regija, ali ne može formirati tekući dušik. Potrebno je prvo ohladiti dušik ispod kritične temperature, a zatim povećavajući tlak, doseći područje gdje je moguće postojanje tekućine. Slična situacija za vodik, kisik, dakle su ohlađeni na temperaturu ispod kritičkog, a tek tada se povećavaju tlak. Superkritične države mogu biti za većinu tvari, potrebno je samo da se tvar ne žali na kritičnoj temperaturi. U usporedbi s navedenim tvarima, kritična točka vode postiže se s velikim poteškoćama: t\u003d 374,2 ° C i R kr. = 21,4 Mpa.

Kritična točka je prepoznata kao važan fizički parametar tvari, isto kao i taljenje ili temperaturu vrenja. Gustoća SCF-a je iznimno niska, na primjer, voda u stanju SCF ima gustoću tri puta niže nego u normalnim uvjetima. Svi SCF imaju iznimno nisku viskoznost.

Superkritične tekućine su među prosjekom između tekućine i plina. Oni se mogu smanjiti kao plinovi (obične tekućine gotovo infompresplaybles) i, u isto vrijeme, mogu otopiti mnoge tvari u čvrstim i tekućim stanjima, koje su u suprotnosti s plinovima. Superkritični etanol (na temperaturama iznad 234 ° C) vrlo lako otapa neke anorganske soli ( Cocl 2., Kbr, Ki.). Ugljični dioksid, dušir, etilen i neki drugi plinovi u stanju SCF-a stječu sposobnost otapanja mnogih organskih tvari - stearinske kiseline, parafina, naftalena. Svojstva superkritična Co2 Kako se otapalo može podesiti - s povećanim tlakom, njegova sposobnost otapanja dramatično se povećava.

Superkritične tekućine su se naširoko koristile samo u 1980-ima, kada je ukupna razina razvoja industrije napravila instalacije za dobivanje SCF-a na raspolaganju. Od tog trenutka počela je intenzivan razvoj superkritičkih tehnologija. SCF nije samo dobra otapala, već i tvari s visokim koeficijentom difuzije, tj. Lako prodiru u duboke slojeve različitih krutina i materijala. Najčešće korištena superkritična Co2koji se ispostavilo da je otapalo širokog raspona organskih spojeva. Ugljični dioksid postao je lider u svijetu superkritičnih tehnologija, jer Ima cijeli kompleks prednosti. Prevedite ga na superkritično stanje je prilično jednostavno ( t- 31 ° s, R kr. – 73,8 bankomat.Osim toga, to nije otrovno, ne gorivo, ne eksplodira, osim, jeftini i dostupni. Sa stajališta bilo kojeg tehnologa, to je savršena komponenta bilo kojeg procesa. On mu daje određenu privlačnost da je sastavni dio atmosferskog zraka i stoga ne zagađuje okoliš. Superkritičan Co2 može se smatrati ekološki apsolutno čisto otapalo. Dajemo samo neke primjere njegove uporabe.

Kofein - lijek koji se koristi za poboljšanje aktivnosti kardiovaskularnog sustava dobiva se iz zrna kave čak i bez njihovog prije brušenja. Punina ekstrakcije se postiže zbog visoke prodiranja kapaciteta SCF-a. Zrna se stavljaju u autoklav - kapacitet, izdržati povećani pritisak, a zatim se hrani u njezino plinoviti Co2, zatim stvorite potreban tlak (\u003e 73 bankomat.) kao rezultat Co2 ulazi u superkritično stanje. Svi sadržaji se miješa, nakon čega se tekućina zajedno s otopljenim kofeinom isuše u otvoreni spremnik. Ugljični dioksid, biti u atmosferskom tlaku, pretvara se u plin i leti u atmosferu, a ekstrahirani kofein ostaje u otvorenom spremniku u čistom obliku.

Pokazalo se da je uporaba SCF-a vrlo uspješna za čišćenje od kontaminanata elektroničkih sklopova tijekom njihove proizvodnje, jer nema tragova otapala za čišćenje.

Zbog brzog koraka razvoja aktivnog dijela rezervi lakih ulja, zanimanje za metode povećanja povrata nafte rezervoara. Ako je u 70-80 godina XX stoljeća, broj projekata usmjerenih na rješavanje problema povećanja povrata nafte injekcijom miješanja ugljikovodičnih otapala, "inertnih" plinova i ugljičnog dioksida, zatim na kraju XX i rano xxi stoljeći samo metoda ubrizgavanja Co2 Imao je stalan trend rasta. Učinkovitost primjene Co2povećati povrat nafte, ne samo eksperimentalne i teorijske radove, već i rezultate brojnih industrijskih testova.

Ne zaboravite da tehnologija povećanja obnavljanja nafte formiranja Co2 To vam omogućuje paralelno rješavanje problema očuvanja ogromne količine ugljičnog dioksida dodijeljenog od strane industrije.

Značajke procesa utjecaja ubrizganog Co 2. Depozit nafte i plina ovisi o njegovom agregatnom stanju.

Višak tlaka i temperature iznad kritičnih vrijednosti za ugljični dioksid (i to je najvjerojatnije stanje u uvjetima spremnika), ona unaprijed određuje njegovo superkritično stanje. U ovom slučaju Co 2.Uz iznimnu sposobnost otapanja u odnosu na tekućine ugljikovodika s izravnim otapanjem u plastičnom ulju, smanjuje njegovu viskoznost i dramatično poboljšava svojstva filtracije. Navedena okolnost daje svim razlozima da pripisuju SCF - tehnologiju povećanja povrata nafte formiranja jednom od najperspektivnijih.

Poglavlje IV.
Termodinamika otopina (rješenja)