Właściwości wody - właściwości chemiczne i fizyczne wody w stanie ciekłym. Woda do punktu krytycznego w stanie krytycznym

Ciecz, taki jak woda, może być w stanie stałym, cieczowym i gazowym, które są nazywane stany fazowe substancji. W płynach odległość między cząsteczkami wynosi około dwóch rzędów wielkości mniejsza niż w gazach. W substancji stałej cząsteczki znajdują się jeszcze bliżej siebie. Temperatura, w której się zmienia stan fazy materii(ciecz - stałe, płynne - gazowe), zwane temperatura przejścia fazowego.

Przejście fazowe Lub ukryte ciepło zwane wielkości ciepła topnienia lub odparowania substancji. Rys. 6.9 przedstawia zależność temperatury wody na ilość ciepła uzyskanego w kalorie. Można go zobaczyć, że w temperaturach 0 0 С i 100 0 С jest zmiana w stanie fazowym wody, a temperatura wody nie zmienia się. Wchłaniane ciepło jest spożywane do zmiany stanu fazy substancji. Fizycznie oznacza to, że gdy stałe jest ogrzewane, na przykład, lód w 0 ° C zwiększa amplitudę oscyluje cząsteczek względem siebie. Prowadzi to do wzrostu ich potencjalnej energii, aw konsekwencji, aby osłabić lub pęknięcie związanych z związkami międzykankowymi. Cząsteczki lub ich klastry są w stanie przenieść się do siebie. Lód zamienia się w temperaturę nieod temperatury do cieczy. Po zmianie sukującego stanu ciała stałego do cieczy, absorpcja ciepła prowadzi do wzrostu temperatury zgodnie z prawem liniowym. Występuje to do 100 0 ° C. Wówczas energia cząsteczek oscylacyjnych zwiększa tak wiele, że cząsteczki są w stanie przezwyciężyć atrakcję pozostałych cząsteczek. Poruszają się gwałtownie nie tylko z powierzchni wody, ale także tworzą pęcherzyki z pary w całym objętości płynu. Wznoszą się na powierzchnię pod działaniem siły pchającej i wyrzuceni. W tym przejściu fazowym woda zamienia się w parę. Następnie znowu wchłanianie ciepła prowadzi do wzrostu temperatury pary zgodnie z prawem liniowym.

Ogrzewanie uwalniane lub absorbujące z przejściem fazowym zależy od masy substancji.

Gdy substancja przesuwa masę M ciekłej do stanu gazowego lub, przeciwnie, gaz jest absorbowany z gazu do cieczy lub podświetlone jest ciepło.

Specyficzne steamingierz P.wymagane do przekonwertowania 1 kg płynu w temperaturze wrzenia:

W przejściu substancji z państwa stałego do wchłoniętego cieczy i pleców lub ilość ciepła jest przenoszone:

Specyficzne topnienie ciepła q Nazywany liczbą ciepła P.konieczne do przekonwertowania 1 kg ciała stałego (na przykład, lodu) do cieczy w temperaturze topnienia:

Specyficzne ciepło topnienia i odparowania jest mierzone w J / kg. Wraz ze wzrostem temperatury specyficzne ciepło zmniejsza się formacji pary, a w temperaturze krytycznej staje się zero.

W przypadku wody, specyficzne ciepło topnienia i formacji pary jest odpowiednio:

, .

Tutaj wykorzystuje jednostkę dodatkową systemową do pomiaru ilości energii - kalorii równej ilości ciepła wymaganego do ogrzewania 1 grama wody w 1 ° C z normalnym ciśnieniem atmosferycznym 101,325 kPa.

Jak widać na fig.6.17, aby ogrzewać lód od -20 0 ° C do 0 0 C, konieczne jest osiem mniej energii niż przekształcenie go z lodu do wody i 54 razy mniej niż skręcanie wody w parę.

Rys.6.17. Uzależnienie od temperatury od ciepła dostarczonego do systemu

przez 1 kg lodu.

Temperatura, w której rozróżnienie jest tracone między parą a płynem jest nazywany krytyczny. Na rys. 6.18 ilustruje koncepcję temperatury krytycznej na zależności gęstości wody i pary w temperaturze. Gdy woda jest ogrzewana w zamkniętej probówce, jak widać na fig.6.18, gęstość wody o rosnącej temperaturze zmniejsza się ze względu na rozszerzenie wody, a zwiększa się gęstość pary. W pewnej temperaturze, która nazywana jest krytyczna, gęstość pary staje się równa gęstości wody.

Każda substancja ma własną temperaturę krytyczną. Dla wody, azotu i helu, krytyczne temperatury są odpowiednio:

, , .

Rys.6.18. Krytyczny punkt na zależności wykresu

gęstość pary i wody z temperatury.

Rys.6.19. Uzależnienie odbioru na objętości p \u003d p (v) do pary. W regionie przydzielonym przez przerywaną linię gazowy i ciekły stan substancji istnieją w tym samym czasie.

Rysunek 6.19 przedstawia zależność ciśnienia pary na objętości p \u003d p (v). Równanie stanu pary przy niskim ciśnieniu i było dalekie od temperatury jego przejścia fazy (powyżej punktu b 0 na fig. 6.19) w pobliżu równania stanu idealnego gazu (w tym przypadku w tym przypadku , Gaz może być uważany za ideał i jego zachowanie jest dobrze opisane przez prawo wrzenia - Mooriott). Z zmniejszeniem temperatury zależność p \u003d p (v) zaczyna różnić się od jego rodzaju dla doskonałego gazu. Lokalizacja na a - B. Kondensacja pary i ciśnienie pary prawie nie zmieniają się, a zależność na fig.6.19 jest wolno spadającą funkcją liniową. Poniżej punktu ale,wszystkie pary stają się płynne i dalej występuje płynowa kompresja. W tym przypadku, jak widać na rys.6.11, ciśnienie z bardzo małym zmniejszeniem objętości, ponieważ ciecz jest prawie nieściśliwy, zwiększa się gwałtownie.

Ponieważ temperatura przejścia fazy zależy od ciśnienia gazu, przejścia fazowe można składać przy użyciu zależności ciśnienia w temperaturze p \u003d p (t) na Rys.6.20. Zmiana stanu fazy substancji występuje na granicy pary - cieczy, stałe - ciecz, stałe, pary. Od różnych stron tych linii granicznych gaz znajduje się w innym stanie agregatowym - stałym, cieczowym lub gazowym.

Rys.6.20. Diagram fazy do wody.

Punkt przecięcia trzech linii na rys.6.12 nazywa się potrójny punkt. Na przykład, woda w temperaturze 0 0 С i ciśnienia ATM., Ma potrójne punkty, a dwutlenek węgla ma potrójny punkt w temperaturze i ciśnienia p \u003d 5,1 atm. Rys. 6.20 pokazuje, że możliwe jest przejście substancji z gazowego do stanu stałego i odwrotnie, omijając etap ciekłego.

Przejście z stałego stanu substancji do stanu gazowego jest nazywany sublimacja.

Przykład: Chłodzenie suchego lodu, na przykład pakiety lodów znajdujących się na tacach. W tym przypadku, jak wielokrotnie widzieliśmy, suchy lód zamienia się w parę.

Równanie stanu. Wartości termodynamiczne Potencjał termodynamiczny Cykle termodynamiczne. Przejścia fazowe. Zobacz też "Portal fizyczny"

Temperatura krytyczna przejścia fazowego - wartość temperatury w punkcie krytycznym. W temperaturze powyżej temperatury krytycznej gaz nie może być skondensowany bez ciśnienia.

Znaczenie fizyczne

W punkcie krytycznym gęstość cieczy i jej nasycona para staje się równa, a napięcie powierzchniowe cieczy spada do zera, dlatego granica partycji fazy fazy znika.

Dla mieszaniny substancji, temperatura krytyczna nie jest wartością stałą i może być reprezentowana przez krzywą przestrzenną (w zależności od udziału komponentów składników), z których skrajne punkty są krytyczne temperatury czystej substancji - składniki mieszaniny pod wynagrodzenie.

Krytyczny punkt na diagramie stanu odpowiada punktowi granicznemu krzywych równowagi fazy, w pobliżu punktu, równowaga fazowa jest uszkodzona, utrata stabilności termodynamicznej na gęstości substancji występuje. Po jednej stronie punktu krytycznego substancja jest równomiernie (zwykle, kiedy texvc. nie znaleziono; Zobacz matematykę / readme - pomoc w konfiguracji.): T\u003e T_ (Crit)), A na drugim jest podzielony na ciecz i parę.

W pobliżu punktu obserwuje się, że zjawiska krytyczne: Ze względu na wzrost charakterystycznych wymiarów wahań gęstości, rozpraszanie światła jest ostro zintensyfikowane podczas przejścia przez substancję - gdy wielkość wahań rzędów nanometrów jest osiągnięty, tj. Długość długości fali światła, substancja staje się nieprzezroczysta - zaobserwuje się jego krytyczna opalescencja. Wzrost wahań prowadzi również do wzrostu absorpcji dźwięku i wzrostu jego dyspersji, zmianę charakteru ruchu brownów, anomalie lepkości, przewodność cieplna, spowolnienie ustanowienia równowagi termicznej itp.

Historia

Po raz pierwszy zjawisko krytycznego stanu substancji zostało znalezione w 1822 r. Przez Charlok Canyar de La Tour, aw 1860 roku został ponownie otwarty przez D.I. Mendeleev. Systematyczne badania rozpoczęły się od prac Thomasa Andrews. Praktycznie fenomen punktu krytycznego można zaobserwować, gdy płyn jest ogrzewany, częściowo wypełniając szczelną rurkę. Jako ogrzewa się menisisk stopniowo traci swoją krzywiznę, stając się bardziej spłaszczone, a gdy temperatura krytyczna przestała być rozróżniana.

Parametry krytycznych punktów niektórych substancji

Substancja	Nie można zdemontować wyrażenia (plik wykonywalny texvc. nie znaleziono; Zobacz Matów / Readme - Pomoc dla Setup.): T_ (Crit)	Nie można zdemontować wyrażenia (plik wykonywalny texvc. nie znaleziono; Zobacz matematykę / readme - pomoc w konfiguracji.): P_ (Crit)	Nie można zdemontować wyrażenia (plik wykonywalny texvc. nie znaleziono; Zobacz Matematykę / Readme - Pomoc dla Setup.): V_ (CRIT)
Jednostki	kelwin	Atmosfera	cm³ / mol.
Wodór	33,0	12,8	61,8
Tlen	154,8	50,1	74,4
	1750	1500	44
Etanol.	516,3	63,0	167
Dwutlenek węgla	304,2	72,9	94,0
woda	647	218,3	56
Azot	126.25	33,5
Argon	150.86	48,1
Brom	588	102
Hel	5.19	2,24
Jod	819	116
Krypton	209.45	54,3
Ksenon	289.73	58
Arsen	1673
Neon	44.4	27,2
Radon	378
Selen	1766
Siarka	1314
Fosfor	994
Fluor	144.3	51,5
Chlor	416.95	76

Krytyczne punkty istnieją nie tylko dla czystych substancji, ale także w niektórych przypadkach, do ich mieszanin i określają parametry utraty odporności mieszaniny (z rozdzieleniem fazowym) - roztwór (jedna faza). Przykładem takiej mieszaniny może być mieszaniną wody fenolowej.

Gaz monoizotopowy w temperaturze krytycznej jest nieograniczone skompresowane przed nakładającymi się skorupami elektronów sąsiednich atomów bez wzrostu ciśnienia.

Najbardziej znana formuła z OTO - prawo ochrony masy energetycznej

Jest to pusty artykułu fizyki. Możesz pomóc projektowi, dodając go.

Zobacz ten szablon Solidny Ciekły Gaz Osocze Rozproszone systemy. Przejścia fazowe. Zobacz też

Napisz recenzję o artykule "Critical Point (termodynamika)"

Fragment charakteryzujący punkt krytyczny (termodynamika)

"Tylko fakt, że naprawdę, głęboko honorowani Johnem, mimo że nigdy go nie spotkali". - Smiled North. - Cóż, nawet fakt, że po śmierci Radomiru i Magdaleny Katar naprawdę pozostał prawdziwe "objawienia" Chrystusa i pamiętników John, którzy przez wszystkich środków starają się znaleźć i zniszczyć Kościół rzymski. Słudzy Papieża próbowali się upewnić, że przeklęte Katars ukrył najbardziej niebezpieczny skarb?!. Dla, wydaje się, że wszystko jest otwarcie - a historia Kościoła katolickiego doznałaby pełnej porażki. Ale bez względu na to, jak trudne są sory kościół, szczęście nie uśmiechnęło się do nich ... Nie mogłem niczego znaleźć, z wyjątkiem kilku manuskryptów naocznych naocznych.
Dlatego jedyną szansą dla Kościoła w jakiś sposób oszczędzają twoją reputację w przypadku Catarmy i tylko do zniekształcenia ich wiary i nauczania tak bardzo, że nikt na świecie nie mógł odróżnić prawdy przed kłamstwami ... jak łatwo to zrobili z życia Radomiru i Magdaleny.
Inny kościół twierdził, że Katar czcił John jeszcze bardziej niż Jezus Romator. Tylko pod Johnem, oznaczali "ich" John, ze swoimi fałszywymi chrześcijańskimi ewangeliami i tymi samymi fałszywymi rękopisami ... obecny John Katar, a prawda, czytaj, ale on, jak wiesz, nie miał nic wspólnego z Kościół John Baptist. "
"Wiesz, na północ, mam wrażenie, że Kościół minęł i zniszczył całą historię światową. Dlaczego tego potrzebował?
- Aby nie pozwalać osobie myśleć, ISidor. Aby uczynić posłuszni i nieistotnymi niewolnikami, którzy według ich uznania, "przebaczonych" lub karali "Święty". Jeśli dana osoba dowiedziała się prawdę o swojej przeszłości, byłby dumny z siebie i swoich przodków i nigdy nie umieściłby kołnierza niewolnika. Bez prawdy, to samo od wolnych i silnych ludzi stało się "niewolnikami Boga" i nie próbowałem już pamiętać, kim naprawdę są. Taki jest prawdziwy, ISidor ... i, szczerze mówiąc, nie pozostawia zbyt lekkich nadziei na zmianę.
Północ był bardzo cichy i smutny. Najwyraźniej obserwując ludzką słabość i okrucieństwo tak wielu wieków, i widząc, jak najsilniejsza umarła, jego serce było zatrute przez gorycz i niewiarę w pogotowia zwycięstwo wiedzy i światła ... i chciałem go krzyczeć, że wciąż wierzę Ludzie wkrótce się obudzą! .. pomimo zła i bólu, pomimo zdrady i słabości, wierzę, że ziemia w końcu nie stanie, co robią z dziećmi. I okazuje się ... ale zrozumiałem, że nie mogłem go przekonać, ponieważ musiałbym umrzeć wkrótce, walcząc o to samo przebudzenie.
Ale nie żałowałem ... moje życie było tylko piaskiem w niekończącym się morzu cierpienia. I powinienem walczyć tylko do końca, bez względu na to, jak był straszny. Ponieważ nawet krople wody stale upadają, w mocy, aby kontynuować najsilniejszy kamień. Więc zły: gdyby ludzie przesuli go nawet w sucy, kiedykolwiek upadnie, nawet jeśli nie w tym życiu. Ale znowu wrócą do ich ziemi i zobaczą - pomogliby jej wyróżnić! .. pomogli jej stać się jasnym i wiernym. Wiem, północ powiedziałby, że osoba nie może jeszcze żyć na przyszłość ... i wiem - chociaż to prawda. Ale właśnie to jest w moim zrozumieniu i zatrzymała wiele naszych własnych rozwiązań. Ponieważ ludzie są zbyt przyzwyczajeni do myślenia i działających: "Jak wszyscy inni", nie wyróżniając się, a nie raz, tylko do życia spokojnie.
- Przepraszam, że przetrwałeś tyle bólu, przyjacielu. - Przerwał moje myśli głos północy. "Ale myślę, że pomoże ci łatwiej spotkać swoje przeznaczenie". Pomoże wstać ...
Nie chciałem o tym myśleć ... Nadal nawet trochę! .. W końcu nadal miałem wystarczająco dużo czasu na mój smutny los. Dlatego, aby zmienić ból tematu, zacząłem ponownie zadawać pytania.

Krzywa równowagi fazy (w płaszczyźnie P, t) może być zakończona w pewnym momencie (rys. 16); Taki punkt nazywany jest krytyczny, a odpowiednia temperatura i ciśnienie - temperatura krytyczna i ciśnienie krytyczne. W temperaturze powyżej i przy ciśnieniu są duże różne fazy, a ciało jest zawsze jednolite.

Możemy powiedzieć, że rozróżnienie między obiema fazami zniknęło w punkcie krytycznym. Pojęcie punktu krytycznego został po raz pierwszy wprowadzony przez D. I. Mendeleeev (1860).

W współrzędnych Schemat Równowagi V, jak wygląda tak, jak wygląda na fig. 17. Ponieważ temperatura zbliża się do wartości krytycznej, specyficzne objętości siebie w fazach równowagowych zbliżają się do punktu krytycznego (K na FIG. 17) zbiegły. Podobny gatunek ma diagram w współrzędnych P, V.

W obecności krytycznego punktu między wszelkiego rodzaju dwóch stanów substancji można wykonać ciągłe przejście, w którym nie ma momentu obrotowego nie przebić się na dwie fazy - dla tego konieczne jest zmianę stanu wzdłuż krzywej, która koperuje punkt krytyczny i nigdzie przecinający krzywą równowagi. W tym sensie, w obecności krytycznego punktu, najbardziej koncepcja różnych faz staje się uzależnionymi i nie można określić we wszystkich przypadkach, które stany są jedną fazą, a które są różne. Ściśle mówiąc, możemy mówić o dwóch fazach tylko wtedy, gdy istnieją jednocześnie jednocześnie w kontakcie ze sobą, tj. W punktach leżących na krzywej równowagi.

Oczywiste jest, że punkt krytyczny może istnieć tylko dla takich faz, różnica między nimi ma tylko charakter czysto ilościowy. Takie są płynne i gazowe, różniące się od siebie tylko większa lub mniejsza rola interakcji między cząsteczkami.

Te same fazy jako ciecz i stały korpus (kryształ) lub różne krystaliczne modyfikacje substancji są jakościowo różne między sobą, ponieważ różnią się ich wewnętrzną symetrią. Jasne jest, że tylko element symetrii można powiedzieć o każdej nieruchomości lub czym jest, lub że nie jest; Może się pojawić lub zniknąć tylko natychmiast, skakać i nie stopniowo. W każdym stanie ciało będzie miał jedną lub inną symetrię, a zatem zawsze można określić, do którego odnosi się z dwóch faz. W związku z tym punkt krytyczny, dla takich faz, nie może istnieć, a krzywą równowagi powinno przejść do nieskończoności lub końca, przekraczając krzywe równowagi innych faz.

Zwykły punkt przejścia fazowego nie jest w terminach matematycznych dla wartości termodynamicznych substancji. Rzeczywiście, każda z faz może istnieć (przynajmniej jako metustable) i po drugiej stronie punktu przejściowego; Nierówności termodynamicznych w tym punkcie nie są naruszane. W punkcie przejścia potencjały chemiczne obu faz są równe wzajemnie:; Dla każdej z funkcji punkt ten nie jest niezwykły.

Zdjęcia w płaszczyźnie P, V dowolną izotermę płynu i gazu, tj. Krzywa zależności p od V z ekspansją izotermiczną jednorodnego ciała na FIG. osiemnaście). Zgodnie z nierównością termodynamiczną, istnieje coraz funkcja V. Taka izoterma nachylenia musi być zachowana w pewnej odległości poza punktami ich przecięcia z krzywą równowagi cieczy i gazu (punkt B i części izotermicznej odpowiadają pomysłowi Przecinającym ciecz i podłożona para, w których nadal obserwuje się nierówności termodynamiczne (w pełni równowaga istotna zmiana w stanie między punktami b nie reaguje oczywiście segment poziomy, na którym pakiet na dwie fazy).

Jeśli uznamy, że punkty mają tę samą ordyncję P, jasne jest, że obie części izotermy nie mogą iść do siebie w sposób ciągły, a między nimi powinno być przerwaniem. Izotermy są zakończone w punktach (C i D), w których nierówności termodynamiczna jest zaburzona, tj.

Buing geometryczny położenie końcowych punktów płynu i gazu do izotermy, otrzymujemy krzywą baterii, na której nierówności termodynamiczne są uszkodzone (dla jednorodnego ciała); Ogranicza obszar, w którym ciało w żadnym wypadku nie może istnieć jako jednorodne. Obszary między tym krzywą a krzywą równowagi fazy obserwuje się z przegrzaną cieczą i przymocowaną parą. Oczywiście, w punkcie krytycznym oba krzywe powinny się dotknąć. Z dokładnych punktów leżących na krzywej samej baterii, tylko punkt krytyczny k jest jedynym jedynym, w którym ta krzywa wchodzi w kontakt z obszarem stabilnych jednorodnych stanów, jest zgodna z najbardziej istniejącymi stanami jednorodnego ciała .

W przeciwieństwie do konwencjonalnych punktów równowagi fazy, krytyczny punkt jest w postawie matematycznej specjalnego punktu dla funkcji termodynamicznych substancji (to samo dotyczy całej krzywej AKV ograniczając obszar istnienia jednorodnego ciała stany). Charakter tej funkcji i zachowanie substancji w pobliżu punktu krytycznego zostanie uwzględnione w § 153 r.

Jeśli pewna ilość płynu umiesza się w zamkniętym naczyniu, wówczas odparowano bogatą parę i nad cieczą. Ciśnienie, a zatem gęstość tej pary zależą od temperatury. Gęstość pary jest zwykle znacznie mniejsza niż gęstość cieczy w tej samej temperaturze. Jeśli temperatura zostanie zwiększona, gęstość cieczy zmniejszy się (§ 198), ciśnienie i gęstość nasyconej pary wzrosną. W zakładce. 22 przedstawia wartości gęstości wody i pary wodnej nasyconej dla różnych temperatur (aw konsekwencji dla odpowiednich ciśnienia). Na rys. 497 Te same dane są podane w formie wykresu. Górna część wykresu pokazuje zmianę gęstości płynu w zależności od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury gęstość cieczy zmniejsza się. Dolna część wykresu pokazuje zależność gęstości nasyconej pary w temperaturze. Wzrasta para gęstości. W temperaturze odpowiadającej punkcie gęstość cieczy i pary nasyconą zbieżną.

Figa. 497. Zależność gęstości wody i jej nasycona para temperatury

Tabela 22. Właściwości wody i jego nasycona para w różnych temperaturach

Temperatura,	Nasycony ciśnienie pary	Gęstość wody,	Nasycona gęstość par	Specyficzna ładowanie ciepła,

Tabela pokazuje, że im wyższa temperatura, tym mniejsza różnica między gęstością cieczy a gęstością nasyconej pary. W pewnej temperaturze (w wodzie, te gęstością pokrywają się. Temperatura, w której gęstość cieczy i jego nasycona para pokrywa się nazywana krytyczną temperaturą tej substancji. Na rys. 497 Odpowiada punkcie. Ciśnienie odpowiadające momencie nazywane jest ciśnieniem krytycznym. Krytyczne temperatury różnych substancji różnią się znacznie między sobą. Niektóre z nich są podane w tabeli. 23.

Tabela 23. Krytyczna temperatura i krytyczne ciśnienie niektórych substancji

Substancja	Temperatura krytyczna,	Ciśnienie krytyczne, bankomat	Substancja	Temperatura krytyczna,	Ciśnienie krytyczne, bankomat
			Gaz węglanowy
			Tlen
Etanol

Co oznacza istnienie temperatury krytycznej? Co stanie się z jeszcze wyższymi temperaturami?

Doświadczenie pokazuje, że w temperaturze, wyższe niż krytyczne, substancja może być w stanie gazowym. Jeśli zmniejszymy objętość zajmowany przez prom, w temperaturze powyżej krytycznym, wówczas ciśnienie wzrasta pary, ale nie staje się nasycona i nadal jest jednorodna: bez względu na to, jak duża jest ciśnienie, nie wykryjemy dwóch stanów oddzielonych przez ostrą granicę, jak zawsze jest zawsze obserwowane. W niższych temperaturach z powodu kondensacji parowej. Tak więc, jeśli temperatura niektórych substancji jest powyżej krytyczna, następnie równowaga substancji w postaci cieczy i kontaktu z nim jest niemożliwa bez ciśnienia.

Krytyczny stan substancji można zaobserwować przy użyciu instrumentu pokazanego na FIG. 498. Składa się z żelaznego pudełka z oknami, które mogą być ogrzewane powyżej ("wanna powietrzna"), i znajduje się wewnątrz wanny szklanej ampułki z eterem. Podczas podgrzewania kąpieli, łąkotki w ampułce wzrasta, jest to samolot bardziej płaski, a wreszcie zniknie, co wskazuje na przejście przez stan krytyczny. Podczas chłodzenia wanny, ampułka nagle purves ze względu na tworzenie wielu najmniejszych kropelek eteru, po czym eter jest montowany na dole ampułki.

Figa. 498. Urządzenie do obserwacji stanu krytycznego eteru

Jak widać ze stołu. 22, ponieważ zbliża się do punktu krytycznego, specyficzne ciepło odparowania staje się coraz mniejsze. Wynika to z faktu, że gdy temperatura wzrasta, różnica w wewnętrznych energiach substancji w stanach ciekłych i w kształcie pary zmniejsza się. W rzeczywistości siły sprzęgła cząsteczek zależą od odległości między cząsteczkami. Jeśli gęstość cieczy i pary różnią się nieco, to średnie odległości między cząsteczkami różnią się. Dlatego też będzie niewiele i wartości potencjalnej energii interakcji cząsteczek. Drugą kadencją ciepła odparowania jest praca przeciwko ciśnieniu zewnętrznym - zmniejsza się również jako podejście do temperatury krytycznej. Wynika to z faktu, że mniejsza różnica w gęstościach pary i płynu, tym mniejsza ekspansja występująca podczas odparowania, a mniejsza praca wykonywana podczas odparowania.

Istnienie temperatury krytycznej po raz pierwszy wskazał w 1860 roku. DMitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907), rosyjski chemik, który otworzył podstawowe prawo nowoczesnej chemii - okresowej prawa elementów chemicznych. Duże zasługi w badaniu temperatury krytycznej ma angielski chemik Thomas Andrews, który dokonał szczegółowego badania zachowania dwutlenku węgla podczas zmiany izotermicznej objętości zajmowanej przez niego. Andrews wykazały, że w temperaturze poniżej w zamkniętym naczyniu możliwe jest współistnienie dwutlenku węgla w cieczy i stanach gazowych; W temperaturze powyżej, takie współistnienie jest niemożliwe, a cały statek jest wypełniony tylko gazem, bez względu na to, jak zmniejszyć jego objętość.

Po otwarciu temperatury krytycznej stało się jasne, dlaczego przez długi czas nie było możliwe włączenie takich gazów do cieczy jako tlenu lub wodoru. Ich krytyczna temperatura jest bardzo niska (tabela 23). Aby obrócić te gazy do cieczy, muszą być chłodzone poniżej temperatury krytycznej. Bez tego wszystkie próby ich skraplania są skazane na porażkę.

Stan nadkrytyczny- czwarta forma stanu kruszywa, która jest w stanie przenieść wiele substancji organicznych i nieorganicznych.

Po raz pierwszy, nadkrytyczny stan substancji znalazł Canyar de La Tour w 1822 roku. Prawdziwe zainteresowanie nowym zjawiskiem powstał 1869 po eksperymentach T. Deli. Prowadzenie eksperymentów w grubych ściankach szklanych, naukowiec studiował właściwości CO 2., Łatwe skroplenie podczas poprawy ciśnienia. W rezultacie odkrył, że w 31 ° C i 7,2 MPa., Menisk - Granica oddzielająca ciecz i pary równowagi znikną z nim znika, podczas gdy system staje się jednorodny (jednorodny), a cały wolumin nabiera rodzaj płynu z mlekiem biały. Wraz z dalszym wzrostem temperatury szybko staje się przejrzysty i ruchomy, składający się ze stale pływających dysz, które przypominają strumienie ciepłego powietrza nad ogrzewaną powierzchnią. Dalszy wzrost temperatury i ciśnienia nie prowadził do widocznych zmian.

Punkt, w którym następuje takie przejście, zwane krytyczne, a stan substancji powyżej tego punktu jest nadkrytyczny. Pomimo tego, że warunek ten przypomina ciecz, specjalny termin jest używany do korzystania z niego teraz - płyn nadkrytyczny (z angielskiego słowa płyn, to znaczy "przepływ zdolny"). W nowoczesnej literaturze przyjęto skrócone oznaczenie płynów nadkrytycznych - SCF.

Układ linii, charakterystyczne obszary stanów gazowych, cieczy i stałych, a także położenie potrójnego punktu, w którym wszystkie trzy obszary są konwergentowane dla każdej substancji. Obszar nadkrytyczny rozpoczyna się w punkcie krytycznym (wyznaczony przez gwiazdkę), który charakteryzuje się z pewnością dwoma parametrami - temperaturą ( T Kr. .) I nacisk ( R Kr. .). Spadek temperatury lub ciśnienia poniżej wartości krytycznych wynika substancję z stanu nadkrytycznego.

Fakt istnienia punktu krytycznego pozwoliło nam zrozumieć, dlaczego niektóre gazy, na przykład, wodór, azot i tlen, nie można uzyskać w postaci ciekłej, jednocześnie zwiększając ciśnienie, ponieważ nazywano ich stałymi gazami (od łaciny stały - "stały"). Na powyższym diagramie widać, że region istnienia fazy ciekłej znajduje się po lewej stronie linii temperatury krytycznej. Tak więc dla skalowania dowolnego gazu, należy najpierw zostać schłodzone do temperatury poniżej krytycznego. W. CO 2. Temperatura krytyczna powyżej pomieszczenia, więc może być połączona w określonych warunkach, zwiększając ciśnienie. W atmosferze temperatura krytyczna jest znacznie niższa: -146.95 ° C, dlatego, jeśli azot skompresowany jest w normalnych warunkach, jest to obszar nadkrytyczny, ale nie może tworzyć ciekłego azotu. Konieczne jest najpierw chłodzenie azotu poniżej temperatury krytycznej, a następnie zwiększenie ciśnienia, osiągnąć obszar, w którym możliwe jest istnienie płynu. Podobna sytuacja wodoru, tlenu, zatem schłodzona do temperatury poniżej krytycznego i tylko następnie zwiększa ciśnienie. Stany superkrytyczne mogą być dla większości substancji, konieczne jest tylko, aby substancja nie zgadza się w temperaturze krytycznej. W porównaniu z określonymi substancjami, krytyczny punkt wody jest osiągnięty z wielką trudnością: t Kr.\u003d 374,2 ° C i R Kr. = 21,4 MPa..

Punkt krytyczny jest uznawany za ważny fizyczny parametr substancji, taki sam jak temperatura topnienia lub wrzenia. Gęstość SCF jest na przykład wyjątkowo niska, woda w stanie SCF ma gęstość trzykrotnie niższe niż w normalnych warunkach. Wszystkie SCF mają bardzo niską lepkość.

Płyny nadkrytyczne należą do średnio między płynem a gazem. Mogą kurczyć się jako gazy (zwykłe płyny niemal nieziemiennych), a jednocześnie są w stanie rozpuszczać wiele substancji w stałych i ciekłych stanach, które są niezgodne z gazami. Etanol nadkrytyczny (w temperaturze powyżej 234 ° C) bardzo łatwo rozpuszcza niektóre sole nieorganiczne ( COCL 2., Kbr., Ki.). Dwutlenek węgla, pęknięcie azotu, etylen i niektóre inne gazy w stanie SCF nabywają zdolność do rozpuszczenia wielu substancji organicznych - kwas stearynowy, parafinę, naftalen. Nieruchomość nadkrytyczna CO 2. Jako rozpuszczalnik można regulować - ze wzrostem ciśnienia, jego zdolność rozpuszczania wzrasta dramatycznie.

Płyny nadkrytyczne stały się szeroko stosowane tylko w latach 80., gdy ogólny poziom rozwoju przemysłu dokonał instalacji, aby uzyskać szeroko dostępny SCF. Od tego momentu rozpoczęto intensywny rozwój technologii nadkrytycznych. SCF to nie tylko dobre rozpuszczalniki, ale także substancje o wysokim współczynniku dyfuzji, tj. Łatwo przenikają do głębokich warstw różnych stałych i materiałów. Najczęściej używany nadkrytyczny CO 2.który okazał się rozpuszczalnikiem szerokiego zakresu związków organicznych. Dwutlenek węgla stał się liderem w świecie technologii nadkrytycznych, ponieważ Ma cały kompleks zalet. Przetłumacz do stanu nadkrytycznego jest dość łatwe ( t Kr.- 31 ° С, R Kr. – 73,8 bankomat.) Ponadto nie jest to toksyczne, a nie paliwo, nie eksploduje oprócz tanich i dostępnych. Z punktu widzenia dowolnego technologa jest to doskonały składnik każdego procesu. Daje mu szczególną uwagę, że jest to integralna część powietrza atmosferycznego, a zatem nie zanieczyszcza środowiska. Nadkrytyczny CO 2. można uznać za ekologicznie absolutnie czysty rozpuszczalnik. Dajemy tylko kilka przykładów jego użycia.

Kofeina - lek stosowany do poprawy aktywności układu sercowo-naczyniowego uzyskuje się z ziaren kawy nawet bez ich szlifowania wstępnego. Pełność ekstrakcji osiąga się ze względu na wysoką zdolność przenikliwą SCF. Ziarna są umieszczane w autoklawie - pojemność, wytrzymującej zwiększonej presji, a następnie podawany do jej gazu CO 2., a następnie utwórz wymagane ciśnienie (\u003e 73 bankomat.) w rezultacie CO 2. idzie do stanu nadkrytycznego. Wszystkie zawartość mieszano, po czym płyn wraz z rozpuszczoną kofeiną jest odprowadzany do otwartego pojemnika. Dwutlenek węgla, będący w ciśnieniu atmosferycznym, zamienia się w gaz i leci do atmosfery i ekstrahuje kofeinę w otwartym pojemniku w jego czystej formie.

Wykorzystanie SCF okazało się bardzo udane do czyszczenia od zanieczyszczeń obwodów elektronicznych podczas ich produkcji, ponieważ nie ma śladów rozpuszczalnika oczyszczającego.

Ze względu na szybkie tempo rozwoju aktywnej części rezerw naftowych lekkich, zainteresowanie metodami zwiększenia odzyskiwania ropy naftowej zbiorników. Jeśli w latach 70-80 lat XX wieku liczba projektów mających na celu rozwiązanie problemu zwiększenia odzysku ropy naftowej przez wstrzyknięcie mieszania rozpuszczalników węglowodorów, "obojętne" gazy i dwutlenek węgla były porównywalne, a następnie na końcu XX i Wczesne XXI stuleci tylko metoda wtrysku CO 2. Miał stały trend wzrostu. Efektywność aplikacji CO 2.aby zwiększyć odzyskiwanie oleju, nie tylko prace eksperymentalne i teoretyczne, ale także wyniki wielu testów przemysłowych.

Nie zapominaj, że technologia zwiększenia odzyskiwania oleju formacji za pomocą CO 2. Umożliwia równolegle do rozwiązania problemu zachowania ogromnej ilości dwutlenku węgla przydzielonego przez przemysł.

Cechy procesu uderzenia wstrzyknięć CO 2. Olej i depozyt gazowy zależy od swojego zagregowanego stanu.

Nadmierne ciśnienie i temperatura powyżej wartości krytyczne dla dwutlenku węgla (i jest to najbardziej prawdopodobna sytuacja w warunkach zbiornikowych), z góry określono swój stan nadkrytyczny. W tym przypadku CO 2.Przy wyjątkowej zdolności rozpuszczającej w odniesieniu do cieczy węglowodorów z bezpośrednim rozpuszczaniem w oleju z tworzywa sztucznego zmniejsza jego lepkość i znacznie poprawia właściwości filtracji. Określona okoliczność daje wszystkie tereny do przypisywania SCF - technologii zwiększenia odzyskiwania oleju formacji do jednego z najbardziej obiecujących.

Rozdział IV.
Termodynamika rozwiązań (rozwiązania)