Усны уурын чухал цэг. Чухал цэг. Туршилтын болон онолын изотермууд

| | |
Чухал цэг- бодисын шингэн ба хийн фазын шинж чанарын ялгаа алга болох температур ба даралтын утгуудын хослол (эсвэл түүнтэй адилтгах молийн эзэлхүүн).

Чухал температур фазын шилжилт - чухал цэг дэх температурын утга. Чухал температураас дээш бол хий нь ямар ч даралтанд конденсацлах боломжгүй.

Физик утга

Чухал цэг дээр шингэний нягт ба түүний ханасан уур тэнцүү болж, шингэний гадаргуугийн хурцадмал байдал тэг болж буурдаг тул шингэн-уурын фазын хил алга болно.

Холимог бодисын хувьд чухал температур нь тийм биш юм тогтмол утгамөн орон зайн муруйгаар дүрсэлж болно (бүрдэх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн эзлэх хувь хэмжээнээс хамаарч), туйлын цэгүүдЭдгээр нь цэвэр бодисын чухал температур юм - энэ хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүд.

Бодисын фазын диаграммын эгзэгтэй цэг нь тухайн цэгийн ойролцоох фазын тэнцвэрийн муруйн хязгаарлалтын цэгүүдтэй тохирч, фазын тэнцвэрт байдал алдагдаж, бодисын нягтын термодинамикийн тогтвортой байдал алдагдана. Эгзэгтэй цэгийн нэг талд бодис нь нэгэн төрлийн (ихэвчлэн цагт), нөгөө талдаа шингэн ба уур болж хуваагддаг.

Цэгийн ойролцоо чухал үзэгдлүүд ажиглагдаж байна: нягтын хэлбэлзлийн шинж чанар нэмэгдсэний улмаас бодисоор дамжин өнгөрөх үед гэрлийн тархалт огцом нэмэгддэг - хэлбэлзлийн хэмжээ хэдэн зуун нанометрийн дараалалд хүрэх үед, өөрөөр хэлбэл. , гэрлийн долгионы урт, бодис нь тунгалаг болдог - түүний эгзэгтэй opalescence ажиглагдаж байна. Хэлбэлзэл ихсэх нь дууны шингээлт нэмэгдэж, түүний тархалт нэмэгдэж, шинж чанар өөрчлөгдөхөд хүргэдэг. Брауны хөдөлгөөн, зуурамтгай чанар, дулаан дамжилтын гажиг, дулааны тэнцвэрийг бий болгох удаашрал гэх мэт.

Энэ ердийн зүйл дээр фазын диаграмШингэн ба хийн фазын хоорондох хилийг гурвалсан цэгээс эхлээд эгзэгтэй цэгээр төгсдөг муруй хэлбэрээр дүрсэлсэн.

Өгүүллэг

Материйн эгзэгтэй төлөвийн үзэгдлийг анх 1822 онд Чарльз Каньяр де Ла Тур, 1860 онд Д.И. Томас Эндрюсийн ажлаас системчилсэн судалгаа эхэлсэн. Практикт битүүмжилсэн хоолойг хэсэгчлэн дүүргэх шингэнийг халаах үед чухал цэгийн үзэгдлийг ажиглаж болно. Менискус халах тусам муруйгаа аажмаар алдаж, улам хавтгай болж, эгзэгтэй температурт хүрэхэд ялгарахаа болино.

Зарим бодисын чухал цэгүүдийн параметрүүд

Бодис
Нэгж	Келвинс	Агаар мандал	см³/моль
Устөрөгч	33,0	12,8	61,8
Хүчилтөрөгч	154,8	50,1	74,4
Мөнгөн ус	1750	1500	44
Этанол	516,3	63,0	167
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл	304,2	72,9	94,0
Ус	647	218,3	56
Азот	126.25	33,5
Аргон	150.86	48,1
Бром	588	102
Гели	5.19	2,24
Иод	819	116
Криптон	209.45	54,3
Ксенон	289.73	58
Хүнцэл	1673
Неон	44.4	27,2
Радон	378
Селен	1766
Хүхэр	1314
Фосфор	994
Фтор	144.3	51,5
Хлор	416.95	76

Чухал цэгүүд нь зөвхөн цэвэр бодисын хувьд төдийгүй зарим тохиолдолд тэдгээрийн хольцын хувьд байдаг бөгөөд хольцын тогтвортой байдлын алдагдлын параметрүүдийг (фазын тусгаарлалттай) - уусмал (нэг фаз) тодорхойлдог. Ийм хольцын жишээ бол фенол-усны хольц юм.

Зарим өгөгдлүүдийн дагуу эгзэгтэй цэг дэх энгийн хий нь эгзэгтэй цэгтэй тэнцэх температур, өндөр цэвэршилттэй (гадаад хийн молекулууд болж хувирдаг) даралтыг нэмэгдүүлэхгүйгээр хэт өндөр нягтралд шахагдах шинж чанартай байдаг. хийн фаз руу шилжих цөм, энэ нь нуранги шиг даралт ихсэхэд хүргэдэг). Өөрөөр хэлбэл, бодис нь хий шиг шахагдсан боловч шингэнийхтэй тэнцүү даралтыг хадгалж байдаг. Энэхүү үр нөлөөг практикт хэрэгжүүлэх нь хэт нягт хийн хадгалах боломжийг олгоно.

Бодисын термодинамик төлөвүүд
Хатуу	Аморф бие (Шилэн төлөв) Кристалууд (Нэг талст поликристалл талст) Хэт шингэн хатуу
Шингэн	Хайлмал хэт халсан хэт хөргөлттэй хэт критик шингэн Квантын шингэн (хэт шингэн) Шингэн болор
Хий	Муухай хийн уур
Плазм	Цахилгаан соронзон кварк-глюон гласма
Тархсан системүүд	Гель (Аэрогель) уусмал Коллоид систем Бүдүүн тархсан Чөлөөт тархсан коллоид утааны уусмал суспенз эмульс
Фазын шилжилтүүд	Термодинамикийн үе шат Хайлах талсжилт Сублимация Desublimation Буцалж буй ууршилт Уурших конденсац Чухал цэг
Мөн үзнэ үү	Хэвийн ба стандарт нөхцөл Ферми - Дирак статистик төлөвийн тэгшитгэл

Чухал цэг (термодинамик) тухай мэдээлэл

Бодисын хэт эгзэгтэй байдлыг анх 1822 онд Кагниард де ла Тур янз бүрийн шингэнийг нягт битүүмжилсэн металл бөмбөлөгт халааж (бөмбөрцөг хэлбэрийг савыг хамгийн их даралтыг тэсвэрлэхийн тулд сонгосон) нээсэн. Бөмбөлөг дотор шингэнээс гадна энгийн мэдрэгч байрлуулсан - жижиг хайрга. Халаах явцад бөмбөгийг сэгсэрснээр Кагниард де ла Тур бөмбөгний ханатай мөргөлдөх үед хайрга чулуунаас ялгарах дуу чимээ нь тодорхой агшинд огцом өөрчлөгддөг - энэ нь уйтгартай, сул дорой болохыг олж мэдэв. Шингэн бүрийн хувьд энэ нь хатуу тогтоосон температурт тохиолдсон бөгөөд үүнийг Канара де ла Тур цэг гэж нэрлэх болсон. Шинэ үзэгдлийн жинхэнэ сонирхол 1869 онд Т.Эндрюсийн туршилтын дараа үүссэн. Зузаан ханатай шилэн хоолойд туршилт хийж, даралт ихсэх тусам амархан шингэрдэг CO 2-ийн шинж чанарыг судалжээ. Үүний үр дүнд тэрээр 31 ° C ба 7.2 МПа температурт шингэнийг тусгаарлах хил ба хийгээр дүүрсэн орон зайн мениск алга болж, бүх эзэлхүүн нь сүүн цагаан цайвар шингэнээр жигд дүүрсэн болохыг олж мэдэв. Цаашид температур нэмэгдэх тусам энэ нь урсгалтай төстэй байнга урсдаг тийрэлтэт онгоцуудаас бүрдэх тунгалаг, хөдөлгөөнт болдог. халуун агаархалсан гадаргуу дээр. Температур, даралтын цаашдын өсөлт нь харагдахуйц өөрчлөлтөд хүргэсэнгүй.

Тэрээр ийм шилжилт үүсэх цэгийг эгзэгтэй, энэ цэгээс дээш байрлах бодисын төлөвийг суперкритик гэж нэрлэв. Гаднах төрхөөрөө энэ нь шингэнтэй төстэй боловч одоо түүнд тусгай нэр томъёо хэрэглэж байна - хэт шүүмжлэлтэй шингэн ( Англи үгшингэн, өөрөөр хэлбэл "урсдаг"). Орчин үеийн уран зохиолд суперкритик шингэний товчилсон тэмдэглэгээ нь SCF юм.

Чухал цэг.

Температур эсвэл даралт өөрчлөгдөхөд харилцан шилжилт үүсдэг: хатуу - шингэн - хий, жишээлбэл, халах үед хатуу бие нь температур нэмэгдэх эсвэл даралт буурах үед шингэн болж хувирдаг; Эдгээр бүх шилжилтүүд нь ихэвчлэн буцаах боломжтой байдаг. IN ерөнхий үзэлтэдгээрийг зурагт үзүүлэв:

Хий, шингэн, хатуу төлөвийн мужуудыг заагласан шугамын байршил, мөн эдгээр гурван мужийг нэгтгэх гурвалсан цэгийн байрлал нь бодис бүрийн хувьд өөр өөр байдаг. Хэт эгзэгтэй бүс нь эгзэгтэй цэгээс (одоор тэмдэглэгдсэн) эхэлдэг бөгөөд энэ нь температур ба даралт гэсэн хоёр үзүүлэлтээр тодорхойлогддог (буцлах цэгтэй ижил). Температур эсвэл даралт нь эгзэгтэй түвшнээс доогуур буурах нь бодисыг хэт эгзэгтэй байдлаас салгана.

Чухал цэг байгаа нь яагаад зарим хий, тухайлбал устөрөгч, азот, хүчилтөрөгчийг удаан хугацааны туршид даралт ихсэх замаар шингэн хэлбэрээр олж авах боломжгүй байсан тул тэдгээрийг урьд нь байнгын гэж нэрлэдэг байсан гэдгийг ойлгох боломжийг олгосон. хий (лат. permanentis - байнгын). Дээрх зургаас харахад шингэн фазын оршин тогтнох муж нь температурын чухал шугамын зүүн талд байрлаж байна. Тиймээс аливаа хийг шингэрүүлэхийн тулд эхлээд эгзэгтэй температураас доогуур температурт хөргөх шаардлагатай. CO 2 эсвэл Cl 2 зэрэг хий нь өрөөний температураас (31 ° C ба 144 ° C тус тус) эгзэгтэй температуртай тул зөвхөн даралтыг нэмэгдүүлэх замаар өрөөний температурт шингэрүүлж болно. Азот нь өрөөний температураас хамаагүй бага чухал температуртай байдаг: -239.9 ° C, тиймээс хэрэв та хэвийн нөхцөлд азотыг шахаж байвал (эхлэх цэг) шарДоорх зурагт), дараа нь суперкритик бүсэд хүрч болох боловч шингэн азот үүсэх боломжгүй. Эхлээд азотыг эгзэгтэй температураас доош хөргөх шаардлагатай (ногоон цэг), дараа нь даралтыг нэмэгдүүлснээр шингэн байх боломжтой хэсэгт хүрэх шаардлагатай - улаан цэг ( хатуу төлөвАзот нь зөвхөн маш өндөр даралттай байх боломжтой тул тохирох талбайг зурагт харуулаагүй болно):

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хувьд нөхцөл байдал ижил төстэй (эгзэгтэй температур нь -118.4 ° C, -147 ° C байдаг) тул шингэрүүлэхээс өмнө эхлээд эгзэгтэй температураас доогуур температурт хөргөж, дараа нь даралтыг нэмэгдүүлнэ.

Суперкритик байдал

ихэнх шингэн ба хийн бодисын хувьд боломжтой, зөвхөн чухал температурт бодис задрахгүй байх шаардлагатай. Ийм төлөвт хамгийн амархан хүрч болох бодисуудыг (жишээ нь харьцангуй бага температур, даралт шаардлагатай) диаграммд үзүүлэв.

Заасан бодисуудтай харьцуулахад усны чухал цэгт хүрдэг маш их бэрхшээлтэй: tcr = 374.2° C ба pcr = 21.4 МПа.

1880-аад оны дунд үеэс эхлэн эгзэгтэй цэгийг хайлах эсвэл буцалгах цэгтэй адил бодисын чухал физик үзүүлэлт гэж нийтээр хүлээн зөвшөөрсөн. SCF-ийн нягт нь онцгой бага, жишээлбэл, SCF хэлбэрийн ус нь ердийн нөхцлөөс гурав дахин бага нягттай байдаг. Бүх SCF нь маш бага зуурамтгай чанартай байдаг.

Суперкритик шингэн нь шингэн ба хийн хоорондох хөндлөн огтлолцол юм. Тэдгээрийг хий шиг шахаж чаддаг (ердийн шингэн нь бараг шахагддаггүй) бөгөөд нэгэн зэрэг хатуу бодисыг уусгах чадвартай бөгөөд энэ нь хийн хувьд ердийн зүйл биш юм. Суперкритик этанол (234 хэмээс дээш температурт) зарим органик бус давсыг (CoCl 2, KBr, KI) маш амархан уусгадаг. SCF төлөвт байгаа нүүрстөрөгчийн давхар исэл, азотын исэл, этилен болон бусад зарим хий нь гавар, стеарины хүчил, парафин, нафталин зэрэг олон органик бодисыг уусгах чадварыг олж авдаг. Уусгагч болох хэт чухал CO 2-ийн шинж чанарыг тохируулж болно - даралт ихсэх тусам түүний уусах чадвар огцом нэмэгддэг.

Шилэн ампул бүр хэдэн арван МПа даралтыг тэсвэрлэх чадваргүй тул хэт эгзэгтэй байдлыг нүдээр харах туршилтууд аюултай байв. Хожим нь бодис шингэн болж хувирах мөчийг тогтоохын тулд шилэн хоолойд нүдээр ажиглахын оронд тэд Кагниард де ла Турын ашигладагтай ойролцоо арга техник рүү буцаж ирэв. Тусгай төхөөрөмж ашиглан тэд эгзэгтэй цэг буюу тархалтын хурдыг судалж буй орчин дахь дууны хурдыг хэмжиж эхлэв дууны долгионогцом унадаг.

SCF-ийн хэрэглээ.

1980-аад оны дунд үе гэхэд лавлах номууд нь олон зуун органик бус болон органик бодисын чухал үзүүлэлтүүдийн талаархи мэдээллийг агуулсан байсан ч SCF-ийн ер бусын шинж чанарыг ашиглаагүй хэвээр байв.

Суперкритик шингэнийг зөвхөн 1980-аад онд өргөн хэрэглэж эхэлсэн ерөнхий түвшинАж үйлдвэрийн хөгжил нь SCF-ийг олж авах суурилуулалтыг өргөнөөр ашиглах боломжтой болгосон. Энэ мөчөөс эхлэн суперкритик технологийг эрчимтэй хөгжүүлж эхэлсэн. Судлаачид голчлон SCF-ийн өндөр уусах чадварт анхаарлаа хандуулсан. Уламжлалт аргуудтай харьцуулахад хэт критик шингэнийг хэрэглэх нь маш үр дүнтэй болох нь батлагдсан. SCF нь зөвхөн сайн уусгагч төдийгүй өндөр тархалтын коэффициент бүхий бодис юм, i.e. тэдгээр нь янз бүрийн гүн давхаргад амархан нэвтэрдэг хатуу бодисболон материал. Суперкритик CO 2 нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг болсон бөгөөд энэ нь олон төрлийн органик нэгдлүүдийн уусгагч болж хувирсан. Нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь бүхэл бүтэн давуу талтай учраас суперкритик технологийн ертөнцөд тэргүүлэгч болсон. Үүнийг хэт эгзэгтэй байдалд (t cr - 31 ° C, p cr - 73.8 атм) хувиргахад маш хялбар байдаг, үүнээс гадна энэ нь хоргүй, шатдаггүй, тэсэрч дэлбэдэггүй, үүнээс гадна хямд, хүртээмжтэй байдаг. Аливаа технологичийн үүднээс энэ нь аливаа үйл явцын хамгийн тохиромжтой бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Түүнийг онцгой дур булаам болгодог зүйл бол тэр салшгүй хэсэг атмосферийн агаартиймээс бохирдуулдаггүй орчин. Суперкритик CO 2 нь байгаль орчинд ээлтэй уусгагч гэж үзэж болно.

SCF нь биологийн хамгийн бүрэн тусгаарлалтыг зөвшөөрдөг тул эмийн үйлдвэрүүд шинэ технологид шилжсэн анхны хүмүүсийн нэг байв. идэвхтэй бодисуудургамлын гаралтай материалаас, тэдгээрийн найрлагыг өөрчлөхгүй. Шинэ технологи нь орчин үеийн ариун цэврийн болон эрүүл ахуйн үйлдвэрлэлийн стандартад бүрэн нийцдэг эм. Нэмж дурдахад, хандлах уусгагчийг нэрэх үе шат, дараа нь дахин давтагдах циклд цэвэршүүлэх үе шат арилдаг. Одоогийн байдлаар энэ технологийг ашиглан зарим витамин, стероид болон бусад эмүүдийг үйлдвэрлэх ажлыг зохион байгуулж байна.

Зүрх судасны тогтолцооны үйл ажиллагааг сайжруулах зорилгоор хэрэглэдэг эм болох кофейныг кофены үрийг нунтаглахгүйгээр ч гаргаж авдаг. SCF-ийн өндөр нэвтрэх чадварын ачаар бүрэн олборлолтод хүрдэг. Үр тариаг автоклавт хийнэ - өндөр даралтыг тэсвэрлэх чадвартай саванд, дараа нь хийн CO 2-ыг түүгээр тэжээж, дараа нь шаардлагатай даралтыг бий болгодог (>73 атм), үүний үр дүнд CO 2 нь хэт эгзэгтэй байдалд ордог. муж. Бүх агуулгыг хольж, дараа нь ууссан кофейны хамт шингэнийг задгай саванд хийнэ. Нөхцөл байдалд нүүрстөрөгчийн давхар исэл олддог атмосферийн даралт, хий болж хувирч, агаар мандалд нисдэг бөгөөд олборлосон кофеин нь нээлттэй саванд цэвэр хэлбэрээр үлддэг.

Гоо сайхны бүтээгдэхүүн, үнэртэй ус үйлдвэрлэхэд SCF технологийг ургамал, амьтны гаралтай бүтээгдэхүүнээс эфирийн тос, витамин, фитонцид гаргаж авахад ашигладаг. Олж авсан бодисууд нь уусгагчийн ул мөргүй, зөөлөн хандлах арга нь биологийн идэвхийг хадгалах боломжийг олгодог.

IN хүнсний үйлдвэр шинэ технологихүнсний бүтээгдэхүүнд нэмдэг ургамлын гаралтай төрөл бүрийн амт, үнэрт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нарийн гаргаж авах боломжийг танд олгоно.

Радиохими нь хүрээлэн буй орчны асуудлыг шийдвэрлэхэд шинэ технологи ашигладаг. Хэт эгзэгтэй орчинд байгаа олон цацраг идэвхт элементүүд нь нэмэлт органик нэгдлүүд - лигандуудтай цогцолбор үүсгэдэг. Үүссэн цогцолбор нь цацраг идэвхт элементийн анхны нэгдлээс ялгаатай нь шингэнд уусдаг тул бодисын дийлэнх хэсгээс амархан тусгаарлагддаг. Ингэснээр хаягдал хүдрээс цацраг идэвхт элементийн үлдэгдлийг гаргаж авахаас гадна цацраг идэвхт хаягдлаар бохирдсон хөрсийг халдваргүйжүүлэх боломжтой юм.

SC уусгагч ашиглан бохирдуулагчийг арилгах нь ялангуяа үр дүнтэй байдаг. Хувцаснаас бохирдуулагч бодисыг зайлуулах (хэт чухал хуурай цэвэрлэгээ), түүнчлэн тэдгээрийг үйлдвэрлэх явцад янз бүрийн электрон хэлхээг цэвэрлэх байгууламжийн төслүүд байдаг.

Дээр дурдсан давуу талуудаас гадна шинэ технологи нь ихэнх тохиолдолд уламжлалт технологиос хямд байдаг.

Хэт эгзэгтэй уусгагчийн гол сул тал нь SCF-ээр дүүргэсэн савнууд нь үе үе процессын горимд ажилладаг: түүхий эдийг төхөөрөмжид ачих - бэлэн бүтээгдэхүүнийг буулгах - түүхий эдийн шинэ хэсгийг ачих. Төхөөрөмжийн эзэлхүүнийг нэмэгдүүлэх замаар угсралтын бүтээмжийг нэмэгдүүлэх нь үргэлж боломжгүй байдаг, учир нь 10 МПа даралтыг тэсвэрлэх чадвартай том савыг бий болгох нь техникийн хэцүү ажил юм.

Зарим процессуудын хувьд химийн технологиТасралтгүй үйл явцыг хөгжүүлэх боломжтой байсан - түүхий эдийг тогтмол нийлүүлэх, үүссэн бүтээгдэхүүний тасралтгүй гарц. Учир нь бүтээмж нэмэгддэг ачиж буулгахад дэмий цаг үрэх шаардлагагүй. Энэ тохиолдолд төхөөрөмжүүдийн эзлэхүүнийг мэдэгдэхүйц бууруулж болно.

Устөрөгчийн хий нь хэт эгзэгтэй CO2-т маш сайн уусдаг тул тасралтгүй устөрөгчжилт хийх боломжийг олгодог органик нэгдлүүдшингэн орчинд. Устөрөгчийн катализатор агуулсан реакторыг урвалжаар тасралтгүй нийлүүлдэг. органик бодисба устөрөгч), түүнчлэн шингэн. Бүтээгдэхүүнийг тусгай хавхлагаар гадагшлуулж, шингэн нь зүгээр л ууршиж, реактор руу буцаах боломжтой. Тайлбарласан аргыг ашигласнаар хоёр минутын дотор бараг нэг килограмм анхны нэгдлээс устөрөгчжүүлж болох бөгөөд ийм бүтээмжтэй реактор таны гарын алганд багтах болно. Өндөр даралтыг тэсвэрлэх чадвартай ийм жижиг реакторыг үйлдвэрлэх нь том аппаратаас хамаагүй хялбар юм.

Ийм реакторыг циклогексенийг циклогександ (эфирийн тос болон зарим резинэнд уусгагч болгон ашигладаг), түүнчлэн изофороноос триметилциклогексанон (органик синтезд ашигладаг) болгон устөрөгчжүүлэх процесст туршсан.

Полимер химийн хувьд хэт критик CO 2 нь полимержих орчин болгон ашиглах нь ховор байдаг. Ихэнх мономерууд үүнд уусдаг боловч полимержих явцад өсөн нэмэгдэж буй молекул мэдэгдэхүйц өсөхөөс өмнө уусах чадвараа алддаг. Энэ сул тал нь давуу тал болж хувирсан. Уламжлалт аргаар үйлдвэрлэсэн полимерүүд нь SCF ашиглан урвалд ороогүй мономер болон полимержилт үүсгэгчийг нөхөн сэргээх замаар хольцоос үр дүнтэй цэвэрлэгддэг. Онцгой өндөр тархалтын шинж чанараас шалтгаалан шингэн нь полимер масс руу амархан нэвтэрдэг. Уг процесс нь технологийн хувьд дэвшилтэт байдаг - энэ нь маш их хэмжээний органик уусгагч шаарддаггүй бөгөөд дашрамд хэлэхэд полимер массаас салгахад хэцүү байдаг.

Үүнээс гадна полимерууд нь шингэнээр ханасан үед амархан хавдаж, 30% хүртэл шингэдэг. Хавдсаны дараа резинэн цагираг нь зузаан нь бараг хоёр дахин нэмэгддэг.

Даралт удаан буурснаар өмнөх хэмжээ сэргээгддэг. Хэрэв та уян харимхай биш хатуу материалыг авч, хавдсаны дараа даралтыг огцом сулруулж байвал CO 2 хурдан нисч, полимер нь бичил сүвэрхэг материал хэлбэрээр үлддэг. Энэ нь үндсэндээ сүвэрхэг хуванцар үйлдвэрлэх шинэ технологи юм.

SC шингэн нь будагч бодис, тогтворжуулагч, янз бүрийн хувиргагчийг полимер масс руу нэвтрүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Жишээлбэл, зэсийн цогцолборыг полиарилатад оруулдаг бөгөөд дараа нь бууруулснаар металл зэс үүсгэдэг. Үүний үр дүнд полимер, жигд тархсан металлаас элэгдэлд тэсвэртэй найрлага гарч ирдэг.

Зарим полимерууд (полисилоксан ба фторжуулсан полихидрокарбонууд) SC-CO 2-д 100 0 С-ийн ойролцоо температур, 300 атм даралтад уусдаг. Энэ баримт нь SCF-ийг ердийн мономеруудыг полимержих орчин болгон ашиглах боломжийг олгодог. Полимержүүлэгч акрилатад уусдаг фторжуулсан полихидрокарбонууд нэмэгдэж, өсөн нэмэгдэж буй молекул болон фторжуулсан "нэмэлт" нь туйлын харилцан үйлчлэлээр бие биенээ холбодог. Тиймээс нэмсэн полимерийн фторжуулсан бүлгүүд нь бүхэл системийг уусмалд байлгах "хөвөгч" үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүний үр дүнд өсөн нэмэгдэж буй полиакрилат молекул нь уусмалаас тунадас үүсгэдэггүй бөгөөд мэдэгдэхүйц хэмжээтэй болж өсдөг.

Полимер химийн хувьд шингэний өмнө дурдсан шинж чанарыг бас ашигладаг - даралт ихсэх тусам уусах чадварыг өөрчлөх ( см. нафталины уусалтын график). Полимерийг шингэн орчинд байрлуулж, аажмаар даралтыг нэмэгдүүлснээр уусмалын хэсгийг авна. Ийм байдлаар полимерийг бүрдүүлэгч фракцуудад нь нэлээд нарийн хуваах, өөрөөр хэлбэл молекулуудыг хэмжээгээр нь ангилах боломжтой.

Шингэн болгон ашигладаг бодисууд. хэтийн төлөв.

Одоо бүх SCF технологийн 90% нь хэт чухал CO 2 дээр төвлөрч байна. Нүүрстөрөгчийн давхар ислээс гадна бусад бодисууд аажмаар хэрэглэгдэж эхэлж байна. Суперкритик ксенон (t cr - 16.6 ° C, p cr - 58 атм.) нь туйлын идэвхгүй уусгагч тул химич үүнийг тогтворгүй нэгдлүүд (ихэнхдээ органик металлын) үйлдвэрлэх урвалын орчин болгон ашигладаг бөгөөд үүнд CO 2 нь боломжит урвалж болдог. . Ксенон нь үнэтэй хий учраас энэ шингэнийг өргөнөөр ашиглах нь хүлээгдэж буй зүйл биш юм.

Байгалийн гаралтай түүхий эдээс амьтны гаралтай өөх тос, ургамлын тосыг гаргаж авахын тулд эдгээр нэгдлүүдийг CO 2-оос илүү сайн уусгадаг тул хэт критик пропан (t cr - 96.8, p cr - 42 атм.) илүү тохиромжтой.

Хамгийн түгээмэл, байгаль орчинд ээлтэй бодисуудын нэг бол ус боловч эгзэгтэй цэгийн параметрүүд маш өндөр байдаг тул үүнийг хэт эгзэгтэй төлөвт шилжүүлэх нь нэлээд хэцүү байдаг: t cr - 374 ° C, p cr - 220 атм. Орчин үеийн технологиудИйм шаардлагад нийцсэн суурилуулалтыг бий болгох боломжтой, гэхдээ энэ температур, даралтын мужид ажиллах нь техникийн хувьд хэцүү байдаг. Суперкритик ус нь хэзээ задардаггүй бараг бүх органик нэгдлүүдийг уусгадаг өндөр температур. Хүчилтөрөгч нэмэхэд ийм ус хүчтэй болдог исэлдүүлэх орчин, ямар ч органик нэгдлүүдийг хэдхэн минутын дотор H 2 O ба CO 2 болгон хувиргадаг. Одоогийн байдлаар тэд гэр ахуйн хог хаягдлыг, ялангуяа хуванцар савыг (энэ нь хортой дэгдэмхий бодис үүсгэдэг тул шатаах боломжгүй) дахин боловсруулах боломжийг судалж байна.

Михаил Левицкий

Төлөвийн тэгшитгэл Термодинамик хэмжигдэхүүнүүд Термодинамик потенциалууд Термодинамикийн мөчлөг Фазын шилжилтүүд Мөн үзнэ үү "Физик портал"

Чухал фазын шилжилтийн температур- чухал цэг дэх температурын утга. Чухал температураас дээш бол хий нь ямар ч даралтанд конденсацлах боломжгүй.

Физик утга

Чухал цэг дээр шингэний нягт ба түүний ханасан уур тэнцүү болж, шингэний гадаргуугийн хурцадмал байдал тэг болж буурдаг тул шингэн-уурын фазын хил алга болно.

Холимог бодисын хувьд эгзэгтэй температур нь тогтмол утга биш бөгөөд орон зайн муруйгаар (бүрдүүлэгч бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн эзлэх хувь хэмжээнээс хамаарч) илэрхийлэгдэж болох бөгөөд тэдгээрийн туйлын цэгүүд нь цэвэр бодисын чухал температур юм. тухайн хольц.

Бодисын фазын диаграммын эгзэгтэй цэг нь тухайн цэгийн ойролцоох фазын тэнцвэрийн муруйн хязгаарлалтын цэгүүдтэй тохирч, фазын тэнцвэрт байдал алдагдаж, бодисын нягтын термодинамикийн тогтвортой байдал алдагдана. Чухал цэгийн нэг талд бодис нь нэгэн төрлийн байдаг (ихэвчлэн texvcолдоогүй; Тохируулгын тусламжийг математик/README-с харна уу.): T > T_(crit)), нөгөө талаас шингэн ба уур гэж хуваагддаг.

Цэгийн ойролцоо чухал үзэгдлүүд ажиглагдаж байна: нягтын хэлбэлзлийн шинж чанар нэмэгдсэний улмаас бодисоор дамжин өнгөрөх үед гэрлийн тархалт огцом нэмэгддэг - хэлбэлзлийн хэмжээ хэдэн зуун нанометрийн дараалалд хүрэх үед, өөрөөр хэлбэл. , гэрлийн долгионы урт, бодис нь тунгалаг болдог - түүний эгзэгтэй opalescence ажиглагдаж байна. Хэлбэлзэл нэмэгдэх нь дууны шингээлт, тархалт нэмэгдэх, Брауны хөдөлгөөний шинж чанар өөрчлөгдөх, зуурамтгай чанар, дулаан дамжилтын гажиг, дулааны тэнцвэрт байдал удаашрах зэрэгт хүргэдэг.

Өгүүллэг

Материйн эгзэгтэй төлөвийн үзэгдлийг анх 1822 онд Чарльз Каньяард де Ла Тур, 1860 онд Д.И. Томас Эндрюсийн ажлаас системчилсэн судалгаа эхэлсэн. Практикт битүүмжилсэн хоолойг хэсэгчлэн дүүргэх шингэнийг халаах үед чухал цэгийн үзэгдлийг ажиглаж болно. Менискус халах тусам муруйгаа аажмаар алдаж, улам хавтгай болж, эгзэгтэй температурт хүрэхэд ялгарахаа болино.

Зарим бодисын чухал цэгүүдийн параметрүүд

Бодис	Илэрхийлэлийг задлан шинжлэх боломжгүй (Гүйцэтгэх боломжтой файл texvcолдсонгүй; Тохируулгын тусламжийг математик/README-с харна уу: T_(crit)	Илэрхийлэлийг задлан шинжлэх боломжгүй (Гүйцэтгэх боломжтой файл texvcолдоогүй; Тохируулах тусламжийг математик/README-с харна уу.: P_(crit)	Илэрхийлэлийг задлан шинжлэх боломжгүй (Гүйцэтгэх боломжтой файл texvcолдоогүй; Тохируулах тусламжийг математик/README-с харна уу.): V_(crit)
Нэгж	Келвинс	Агаар мандал	см³/моль
Устөрөгч	33,0	12,8	61,8
Хүчилтөрөгч	154,8	50,1	74,4
	1750	1500	44
Этанол	516,3	63,0	167
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл	304,2	72,9	94,0
Ус	647	218,3	56
Азот	126.25	33,5
Аргон	150.86	48,1
Бром	588	102
Гели	5.19	2,24
Иод	819	116
Криптон	209.45	54,3
Ксенон	289.73	58
Хүнцэл	1673
Неон	44.4	27,2
Радон	378
Селен	1766
Хүхэр	1314
Фосфор	994
Фтор	144.3	51,5
Хлор	416.95	76

Чухал цэгүүд нь зөвхөн цэвэр бодисын хувьд төдийгүй зарим тохиолдолд тэдгээрийн хольцын хувьд байдаг бөгөөд хольцын тогтвортой байдлын алдагдлын параметрүүдийг (фазын тусгаарлалттай) - уусмал (нэг фаз) тодорхойлдог. Ийм хольцын жишээ бол фенол-усны хольц юм.

Чухал температурт моноизотопын хий нь давхцах хүртэл тодорхойгүй хугацаагаар шахагдана электрон бүрхүүлүүддаралт нэмэгдэхгүйгээр хөрш атомууд.

Харьцангуйн ерөнхий онолын хамгийн алдартай томъёо бол энерги-масс хадгалагдах хууль юм

Энэ бол физикийн талаархи нийтлэлийн төсөл юм. Та төсөл дээр нэмж тусалж чадна.

Энэ загварыг үзнэ үү Хатуу Шингэн Хий Плазм Тархсан системүүд Фазын шилжилтүүд Мөн үзнэ үү

"Эгзэгтэй цэг (термодинамик)" нийтлэлийн талаар тойм бичнэ үү.

Чухал цэгийг тодорхойлсон ишлэл (термодинамик)

- Гагцхүү тэд Жоныг хэзээ ч уулзаж байгаагүй ч гэсэн үнэхээр их хүндэлдэг байсан. - Хойд инээмсэглэв. – Бас нэг зүйл бол, Радомир, Магдалена хоёрыг нас барсны дараа Катарууд үнэндээ Христийн жинхэнэ “Илчлэлтүүд” болон Иоханы өдрийн тэмдэглэлтэй байсан бөгөөд Ромын сүм ямар ч үнээр хамаагүй олж, устгахыг оролдсон. Ромын папын зарц нар хамаг чадлаараа хичээж, хараал идсэн Катарууд хамгийн аюултай эрдэнэсээ хаана нуусан бэ?! Хэрэв энэ бүхэн ил тод гарч ирсэн бол - мөн түүх католик сүмбүрэн ялагдал хүлээх байсан. Гэвч сүмийн цуст нохойнууд хичнээн хичээсэн ч аз тэдэнд инээмсэглэсэнгүй... Нүдээр харсан гэрчүүдийн хэдэн гар бичмэлээс өөр юу ч олдсонгүй.
Тийм ч учраас Катаруудын хувьд сүм ямар нэгэн байдлаар нэр хүндээ аврах цорын ганц арга зам бол тэдний итгэл, сургаалийг маш ихээр гуйвуулах явдал байсан бөгөөд дэлхий дээр хэн ч үнэнийг худал хуурмагаас ялгаж чадахгүй байв... Радомир, Магдалена хоёрын амьдрал.
Сүм мөн Катарууд Иоханыг Есүс Радомираас илүү шүтэж байсан гэж мэдэгджээ. Зөвхөн Иохан гэдгээр нь тэд "өөрсдийн" Иоханыг, түүний хуурамч Христэд итгэгч сайн мэдээнүүдтэй, мөн адил хуурамч гар бичмэлүүдтэй ... Катарууд үнэхээр жинхэнэ Иоханыг хүндэлдэг байсан, гэвч тэр Иохан сүмтэй ямар ч нийтлэг зүйл байгаагүй гэдгийг та мэдэж байгаа. баптист."
– Чи мэднэ, Норт, сүм БҮХИЙГ гуйвуулж, устгасан юм шиг сэтгэгдэл надад төрж байна дэлхийн түүх. Энэ яагаад хэрэгтэй байсан бэ?
– Хүнийг бодох боломж олгохгүйн тулд Исидора. Өөрийн үзэмжээр "ариун" нь "уучлагдсан" эсвэл шийтгэгдсэн хүмүүсийг дуулгавартай, өчүүхэн боол болгох. Учир нь хэрэв хүн өнгөрсөн амьдралынхаа үнэнийг мэдсэн бол өөрийнхөө болон өвөг дээдсийнхээ төлөө БАХАРХАЛТАЙ хүн байж, хэзээ ч боолын хүзүүвч зүүхгүй байх байсан. ҮНЭНгүйгээр, чөлөөт болон хүчтэй хүмүүс"Бурханы үйлчлэгч" болж, тэд хэн бэ гэдгийг санахаа больсон. Энэ бол одоо, Исидора... Үнэнийг хэлэхэд, энэ нь өөрчлөлт хийх тийм ч тод найдвар үлдээдэггүй.
Хойд хэсэг маш нам гүм, гунигтай байв. Хүний сул дорой байдал, харгис хэрцгий байдлыг олон зууны турш ажиглаж, хамгийн хүчтэй нь хэрхэн мөхөж байгааг хараад түүний зүрх сэтгэл нь Мэдлэг, Гэрэл удахгүй ялалтад итгэх итгэлгүй хорсолд хордсон бололтой ... Тэгээд би түүнд хашгирахыг үнэхээр их хүссэн юм. хүмүүс удахгүй сэрнэ гэдэгт итгээрэй!.. Уурлаж, шаналан, урваж, сул дорой байсан ч, эх дэлхий үр хүүхдүүддээ хийж буй үйлдлийг эцэст нь тэсвэрлэж чадахгүй гэдэгт би итгэдэг. Тэгээд тэр сэрэх болно ... Гэхдээ би түүнийг итгүүлэх боломжгүй гэдгээ ойлгосон, учир нь би өөрөө удахгүй үхэх ёстой, мөн адил сэрэхийн төлөө тэмцэж байна.
Гэхдээ би харамссангүй... Миний амьдрал эцэс төгсгөлгүй зовлонгийн далай дахь элсний ширхэг л байлаа. Тэгээд би ямар ч аймшигтай байсан ч эцсээ хүртэл тэмцэх хэрэгтэй болсон. Байнга унадаг усны дусал ч хэзээ нэгэн цагт хамгийн бат бөх чулууг эвдэх чадвартай байдаг. ХҮН ч мөн адил: хэрвээ хүмүүс үүнийг үр тариагаар нь буталсан бол энэ амьдралынхаа туршид биш ч гэсэн хэзээ нэгэн цагт нурах болно. Гэвч тэд дахин эх дэлхийдээ эргэн ирж, түүнийг амьд үлдэхэд нь ТЭД тусалсан! Хойдууд хүн ирээдүйнхээ төлөө хэрхэн амьдрахаа хараахан мэдэхгүй гэж хэлэхийг би мэднэ ... Мөн энэ нь өнөөг хүртэл үнэн байсан гэдгийг би мэднэ. Гэхдээ энэ нь миний ойлгосноор олон хүнийг өөрсдөө шийдвэр гаргахад нь саад болсон зүйл юм. Учир нь хүмүүс зүгээр л амар амгалан амьдрахын тулд "бусдын адил" сэтгэж, үйлдэл хийхдээ бусдаас ялгарахгүйгээр, хөндлөнгөөс оролцохгүйгээр хэтэрхий дассан байдаг.
"Найз минь, чамайг маш их зовлон зүдгүүрт оруулсандаа уучлаарай." – Хойдын дуу хоолой миний бодлыг таслав. "Гэхдээ энэ нь танд хувь тавилангаа хялбархан олоход тусална гэж би бодож байна." Таныг амьд үлдэхэд тусална ...
Би энэ тухай бодохыг хүссэнгүй... Жаахан ахиад л!.. Эцсийн эцэст надад гунигтай хувь тавиландаа маш их цаг үлдлээ. Тиймээс гашуун сэдвийг өөрчлөхийн тулд дахин асуулт асууж эхлэв.

Хангалттай өндөр температурт бодит хийн изотермийн хэвтээ хэсэг (6.4-р зургийг үз) маш богино болж, тодорхой температурт цэг болж хувирдаг (Зураг 6.4 - K цэг). Энэ температурыг чухал гэж нэрлэдэг.

Критик температур гэдэг нь ялгаатай байх температур юм физик шинж чанаршингэн ба түүнтэй харьцаж буй уурын хооронд динамик тэнцвэр. Бодис бүр өөрийн гэсэн чухал температуртай байдаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн CO 2-ийн чухал температур нь t K = 31 ° C, усны хувьд - t K = 374 ° C байна.

Хүнд нөхцөл байдал

T = T k температурт изотермийн хэвтээ хэсэг эргэх K цэгт тохирох төлөвийг критик төлөв (критик цэг) гэнэ. Энэ төлөв дэх даралт ба эзэлхүүнийг чухал гэж нэрлэдэг. Чухал дарамт нүүрстөрөгчийн давхар исэл 7.4 10 6 Па (73 атм), усны хувьд 2.2 10 7 Па (218 атм) тэнцүү байна. Чухал төлөв байдалд шингэн нь хамгийн их эзэлхүүнтэй, ханасан уур нь хамгийн их даралттай байдаг.

Шингэний нягт ба түүний ханасан уурын чухал температурт

Температур нэмэгдэхийн хэрээр ханасан уурын нягт нэмэгдэж байгааг бид аль хэдийн тэмдэглэсэн (§ 6.3-ыг үзнэ үү). Ууртай тэнцвэрт байдалд байгаа шингэний нягт нь эсрэгээр халах үед тэлэлтээс болж буурдаг.

Хүснэгт 2-т янз бүрийн температурт ус ба түүний ханасан уурын нягтын утгыг харуулав.

Хүснэгт 2

Хэрэв нэг зураг дээр шингэний нягтрал ба түүний ханасан уурын температураас хамаарах муруйг зурвал шингэний хувьд муруй нь доошилж, уурын хувьд дээшлэх болно (Зураг 6.6). Чухал температурт муруй хоёулаа нийлдэг, өөрөөр хэлбэл шингэний нягт нь уурын нягттай тэнцүү болно. Шингэн ба уурын ялгаа алга болно.

Цагаан будаа. 6.6

Хий ба уур

Бид “хий”, “уур” гэдэг үгийг олон удаа хэрэглэж байсан. Эдгээр нэр томьёо нь уурыг шингэн болгон хувиргаж болох боловч хий болж чадахгүй гэж үздэг байсан тэр үед үүссэн. Бүх хий конденсацлагдсаны дараа (§ 6.7-г үзнэ үү) ийм хос нэр томъёоны үндэслэл үлдээгүй. Уур ба хий нь ижил зүйл бөгөөд тэдгээрийн хооронд үндсэн ялгаа байхгүй. Тэд шингэний уурын тухай ярихдаа ихэвчлэн түүний температур нь чухал биш бөгөөд шахах замаар шингэн болж хувирдаг гэсэн үг юм. Зөвхөн зуршлаасаа болж бид усны уурын тухай ярьдаг болохоос усны хий, ханасан уурын тухай биш, ханасан хийн тухай биш гэх мэт.

Хүнд өвчний туршилтын судалгаа

Хүнд нөхцөл байдлыг судлах туршилтыг 1863 онд Оросын эрдэмтэн М.П.Авенариус хийжээ. Маш чухал төлөвийг ажиглаж болох төхөөрөмж (Avenarius төхөөрөмж) нь агаарын банн (Зураг 6.7) ба ванны дотор байрлах шингэн эфир бүхий битүүмжилсэн шилэн хоолой (ампул) зэргээс бүрдэнэ. Ампулын эзэлхүүн (түүний багтаамж) нь хоолойд цутгасан эфирийн чухал эзэлхүүнтэй тэнцүү байна. Ампул дахь эфирийн дээрх зай нь ханасан эфирийн уураар дүүрдэг.

Цагаан будаа. 6.7

Хийн шатаагч эсвэл бусад халаагуур ашиглан агаарын банн халаана. Эфирийн төлөв байдал нь төхөөрөмжийн шилэн цонхоор ажиглагддаг.

Өрөөний температурт шингэн ба уурын хоорондох хил хязгаарыг тодорхой харж болно (Зураг 6.8, а). Чухал температур ойртох тусам шингэн эфирийн эзэлхүүн нэмэгдэж, шингэн-уурын интерфейс сул тодорхойлогддог, тогтворгүй болдог (Зураг 6.8, б).

Цагаан будаа. 6.8

Ойртоход хүнд нөхцөлтэдгээрийн хоорондох хил бүрэн алга болно (Зураг 6.8, в).

Хөргөх үед өтгөн манан гарч, хоолойг бүхэлд нь дүүргэдэг (Зураг 6.8, d). Энэ нь шингэний дусал үүсгэдэг. Дараа нь тэдгээр нь хоорондоо нэгдэж, шингэн ба уурын хоорондох интерфейс дахин гарч ирнэ (Зураг 6.8, d).

Эфир нь харьцангуй бага эгзэгтэй даралттай (ойролцоогоор 36 атм) тул туршилтанд зориулж сонгосон. Түүний чухал температур нь бас бага байна: 194 ° C.

Хэрэв та хийн температурыг эгзэгтэй температураас дээш байлгаж (6.4-р зураг, изотерм T 3-ыг үз) шахаж, өмнөх шигээ маш их хэмжээгээр эхлэх юм бол эзэлхүүний бууралт нь даралтын дагуу даралт нэмэгдэхэд хүргэнэ. идеал хийн төлөвийн тэгшитгэл. Гэсэн хэдий ч, хэрэв эгзэгтэй температураас доогуур температурт тодорхой даралтанд уурын конденсаци үүссэн бол одоо саванд шингэн үүсэх нь ажиглагдахгүй. Чухал температураас дээш бол хий нь ямар ч даралтын дор шингэн болж хувирах боломжгүй юм.

Энэ бол эгзэгтэй температурын тухай ойлголтын гол утга юм.

Хий ба шингэний тэнцвэрт байдлын диаграмм

Бодит хийн изотермуудыг харуулсан Зураг 6.4-т дахин нэг удаа буцъя. Изотермийн хэвтээ хэсгүүдийн бүх зүүн төгсгөлийг, өөрөөр хэлбэл ханасан уурын конденсацын төгсгөл ба шингэний шахалтын эхлэлтэй тохирох цэгүүдийг холбоно. Үүний үр дүнд эгзэгтэй K цэгээр төгсдөг гөлгөр муруй байна. Зураг 6.9-д энэ нь ART муруй юм. АК муруйн зүүн талд, түүний болон эгзэгтэй изотермийн хооронд (SC изотермийн хэсэг) тухайн бодисын шингэн төлөвт харгалзах бүс байдаг (6.9-р зурагт энэ бүсийг хэвтээ сүүдэрлэх замаар тодруулсан). Энэ бүсийн цэг бүр нь дулааны тэнцвэрт байдалд байгаа шингэнийг тодорхойлдог p, V ба T параметрүүдтэй тохирч байна.

Цагаан будаа. 6.9

Одоо изотермийн хэвтээ хэсгүүдийн баруун төгсгөлүүдийг тэгшхэн муруйгаар холбоно. Зураг 6.9-ийн энэ муруй мөн K цэг дээр дуусна. AK болон BK хоёр шугам нь нэг талбайг хязгаарлаж, цэг бүр нь шингэн ба ханасан уурын тэнцвэрийн төлөвтэй тохирч байна (Зураг 6.9-д энэ хэсгийг босоо сүүдэрээр тодруулсан). Шингэн төлөвийн бүс ба шингэн-хийн тэнцвэрийн бүсээс бусад бүс нутаг нь тохирч байна. хийн төлөвбодисууд. Зураг 6.9-д ташуу сүүдэрээр тодруулсан.

Үр дүн нь хий ба шингэний тэнцвэрт байдлын диаграмм байв. Энэ диаграммын цэг бүр нь системийн тодорхой төлөвтэй тохирч байна: хий, шингэн эсвэл шингэн ба хийн хоорондох тэнцвэр.

Чухал температурт шингэн ба ханасан уурын шинж чанар нь ялгагдахааргүй болдог. Шингэн нь чухал температураас дээш байх боломжгүй.