Критична точка водяної пари. Критична точка. Експериментальні та теоретичні ізотерми

| | |
критична точка - поєднання значень температури і тиску (або, що еквівалентно, молярного об'єму), при яких зникає різниця у властивостях рідкої і газоподібної фаз речовини.

критична температура фазового переходу - значення температури в критичній точці. При температурі вище критичної температури газ неможливо скондесувати ні при якому тиску.

фізичне значення

У критичній точці щільність рідини і її насиченої пари стають рівні, а поверхневий натяг рідини падає до нуля, тому зникає межа розділу фаз рідина-пар.

Для суміші речовин критична температура не є постійною величиною і може бути представлена \u200b\u200bпросторової кривої (залежить від пропорції складових компонентів), крайніми точками якої є критичні температури чистих речовин - компонентів розглянутої суміші.

Критичної точки на діаграмі стану речовини відповідають граничні точки на кривих рівноваги фаз, в околицях точки фазовий рівновагу порушується, відбувається втрата термодинамічної стійкості по щільності речовини. По один бік від критичної точки речовина однорідне (зазвичай при), а по іншу - розділяється на рідину і пар.

В околицях точки спостерігаються критичні явища: через зростання характеристичних розмірів флуктуацій щільності різко посилюється розсіювання світла при проходженні через речовину - при досягненні розмірів флуктуацій порядків сотень нанометрів, т. Е. Довжин хвиль світла, речовина стає непрозорим - спостерігається його критична опалесценція. Зростання флуктуацій призводить також до посилення поглинання звуку і зростання його дисперсії, зміни характеру броунівського руху, Аномалій в'язкості, теплопровідності, уповільнення встановлення теплової рівноваги і т. П.

На цій типовою фазової діаграмі межа між рідкої і газоподібної фазою зображена у вигляді кривої, що починається в потрійній точці, і закінчується в критичній точці.

Історія

Вперше явище критичного стану речовини було виявлено в 1822 році Шарлем Каньяр де Ла-Туром, а в 1860 році повторно відкрито Д.И.Менделєєвим. Систематичні дослідження почалися з робіт Томаса Ендрюса. Практично явище критичної точки можна спостерігати при нагріванні рідини, частково заповнює запаяну трубку. У міру нагрівання меніск поступово втрачає свою кривизну, стаючи все більш плоским, а при досягненні критичної температури перестає бути помітним.

Параметри критичних точок деяких речовин

речовина
одиниці	Кельвіна	атмосфери	см³ / моль
водень	33,0	12,8	61,8
кисень	154,8	50,1	74,4
ртуть	1750	1500	44
етанол	516,3	63,0	167
Диоксид вуглецю	304,2	72,9	94,0
вода	647	218,3	56
азот	126.25	33,5
Аргон	150.86	48,1
бром	588	102
гелій	5.19	2,24
йод	819	116
криптон	209.45	54,3
ксенон	289.73	58
миш'як	1673
неон	44.4	27,2
Радон	378
селен	1766
сірка	1314
фосфор	994
фтор	144.3	51,5
хлор	416.95	76

Критичні точки існують не тільки для чистих речовин, а й, в деяких випадках, для їх сумішей і визначають параметри втрати стійкості суміші (з розділом фаз) - розчин (одна фаза). Прикладом такої суміші може служити суміш фенол-вода.

Прості гази в критичній точці, за деякими даними, мають властивість стиснення до надвисокої щільності без зростання тиску, за умови суворого підтримки температури, рівної критичної точки, і високий ступінь їх чистоти (молекули сторонніх газів стають ядрами переходу в газоподібну фазу, що веде до лавиноподібного зростання тиску). Іншими словами, речовина стискається, як газ, але зберігає тиск, що дорівнює такому в рідини. Реалізація цього ефекту на практиці дозволить надщільного зберігання газів.

Термодинамічні стану речовини
Тверде тіло	Аморфні тіла (Стеклообразное стан) Кристали (Монокристал полікристала кристалів) надтекучого тверде тіло
рідина	Розплав Перегріта переохолоджених Надкритична рідина Квантова рідина (Надтекучість) Рідкий кристал
газ	Вироджений газ Пар
плазма	Електромагнітна Кварк-глюонна Глазма
дисперсні системи	Гелі (Аерогель) Розчини Колоїди грубодисперсними вільнодисперсні колоїдна Дим Золь Суспензія Емульсія
фазові переходи	Термодинамічна фаза Плавлення Кристалізація Сублімація десублімації Кипіння Випаровування Випаровування Конденсація критична точка
Див. також	Нормальні і стандартні умови Статистика Фермі - Дірака Рівняння стану

Критична точка (термодинаміка) Інформацію Про

вперше сверхкритическое стан речовини виявив Каньяр де ла Тур в 1822, нагріваючи різні рідини в наглухо закритому металевому кулі (кульова форма була обрана, щоб посудину міг витримати максимально можливий тиск). Всередину кулі, крім рідини, він поміщав найпростіший датчик - невеличкий камінець. Струшуючи куля в процесі нагрівання, Каньяр де ла Тур встановив, що звук, видаваний камінцем при зіткненні зі стінкою кулі, в певний момент різко змінюється - стає глухим і більш слабким. Для кожної рідини це відбувалося при строго певній температурі, яку стали називати точкою Каньяр де ла Тура. Справжній інтерес до нового явища виник 1869 після експериментів Т.Ендрюса. Проводячи досліди в товстостінних скляних трубках, він досліджував властивості CO 2, легко зріджується при підвищенні тиску. В результаті він встановив, що при 31 ° С і 7,2 МПа, меніск - межа, що розділяє рідина і простір, заповнений газом, зникає і весь обсяг рівномірно заповнюється молочно-білою опалесцирующей рідиною. При подальшому підвищенні температури вона швидко стає прозорою і рухомий, що складається з постійно перетікають струменів, що нагадують потоки теплого повітря над нагрітою поверхнею. Подальше підвищення температури і тиску не приводило до видимих \u200b\u200bзмін.

Точку, в якій відбувається такий перехід, він назвав критичною, а стан речовини, що знаходиться вище цієї точки - надкритичних. Незважаючи на те, що зовні воно нагадує рідину, в застосуванні до нього зараз використовується спеціальний термін - сверхкритический флюїд (від англійського слова fluid, тобто «здатний текти»). У сучасній літературі прийнято скорочене позначення надкритичних флюїдів - СКФ.

Критична точка.

При зміні температури або тиску відбуваються взаємні переходи: тверде тіло - рідина - газ, наприклад, при нагріванні тверде тіло переходить в рідке, при підвищенні температури або при зниженні тиску рідина перетворюється в газ. Всі ці переходи, як правило, оборотні. В загалом вигляді вони представлені на малюнку:

Розташування ліній, що розмежовують області газоподібного, рідкого і твердого стану, а також положення потрійний точки, де сходяться ці три області, для кожної речовини свої. Надкритична область починається в критичній точці (позначена зірочкою), яка характеризується неодмінно двома параметрами - температурою і тиском (так само, як точка кипіння). Зниження або температури, або тиску нижче критичного виводить речовина з сверхкритического стану.

Факт існування критичної точки дозволив зрозуміти, чому деякі гази, наприклад, водень, азот, кисень довгий час не вдавалося отримати в рідкому вигляді за допомогою підвищеного тиску, через що їх раніше називали перманентними газами (лат. permanentis - постійний). З наведеного вище малюнка видно, що область існування рідкої фази розташована зліва від лінії критичної температури. Таким чином, для скраплення будь-якого газу необхідно його спочатку охолодити до температури нижче критичної. У таких газів як СО 2 або Cl 2 критична температура вище кімнатної (31 ° С і 144 ° С відповідно), тому їх можна сжижать при кімнатній температурі, тільки підвищуючи тиск. У азоту критична температура багато нижче кімнатної: -239,9 ° С, тому, якщо стискати азот, що знаходиться при нормальних умовах (вихідна точка жовтого кольору на наведеному нижче малюнку), то можна досягти в кінцевому підсумку сверхкритической області, але рідкий азот при цьому утворитися не може. Необхідно спочатку охолодити азот нижче критичної температури (зелена точка) і потім, підвищуючи тиск, досягти області, де можливе існування рідини - червона точка ( твердий стан азоту можливо тільки при дуже високому тиску, тому відповідна область на малюнку не показана):

Аналогічна ситуація для водню, кисню (критичні температури відповідно -118,4 ° С, -147 ° С), тому перед скраплення їх спочатку охолоджують до температури нижче критичної, і лише потім підвищують тиск.

надкритичної стан

можливо для більшості рідких і газоподібних речовин, потрібно лише, щоб речовина не розкладалось при критичній температурі. Речовини, для яких такий стан найбільш легко досяжно (тобто потрібні порівняно невисокі температура і тиск), показані на діаграмі:

У порівнянні з зазначеними речовинами критична точка для води досягається з великими труднощами: t кр \u003d 374,2 ° С і р кр \u003d 21,4 МПа.

Починаючи з середини 1880-х критична точка визнається всіма як важливий фізичний параметр речовини, такої ж, як точка плавлення або кипіння. Щільність СКФ виключно низька, наприклад, вода в формі СКФ має щільність в три рази нижче, ніж при звичайних умовах. Все СКФ мають вкрай низьку в'язкість.

Надкритичні флюїди є чимось середнім між рідиною і газом. Вони можуть стискатися як гази (звичайні рідини практично нестисливі) і, в той же час, здатні розчиняти тверді речовини, що газам не властиво. Надкритичної етанол (при температурі вище 234 ° С) дуже легко розчиняє деякі неорганічні солі (CoCl 2, KBr, KI). Діоксид вуглецю, закис азоту, етилен і деякі інші гази в стані СКФ набувають здатність розчиняти багато органічних речовин - камфору, стеаринову кислоту, парафін і нафталін. Властивості сверхкритического СО 2 як розчинника можна регулювати - при підвищенні тиску його растворяющая здатність різко збільшується:

Досліди, поставлені для візуального спостереження сверхкритического стану, були небезпечні, оскільки не кожна скляна ампула здатна витримати тиск в десятки МПа. Пізніше для того, щоб встановити момент, коли речовина стає флюїдом, замість візуальних спостережень в скляних трубках повернулися до методики, близькою до тієї, що використовував Каньяр де ла Тур. За допомогою спеціальної апаратури стали вимірювати швидкість проходження звуку в досліджуваної середовищі, в момент досягнення критичної точки швидкість поширення звукових хвиль різко падає.

Застосування СКФ.

До середини 1980-х довідники містили відомості про критичні параметри сотень неорганічних і органічних речовин, але незвичайні властивості СКФ все ще не знаходили застосування.

Надкритичні флюїди стали широко використовувати тільки в 1980-х, коли загальний рівень розвитку індустрії дозволив зробити установки для отримання СКФ широко доступними. З цього моменту почався інтенсивний розвиток надкритичних технологій. В першу чергу дослідники зосередили увагу на високій розчинюючої здатності СКФ. На тлі традиційних методів використання надкритичних флюїдів виявилося дуже ефективним. СКФ - це не тільки хороші розчинники, а й речовини з високим коефіцієнтом дифузії, тобто вони легко проникають в глибинні шари різних твердих речовин і матеріалів. Найбільш широко стали застосовувати сверхкритический СО 2, який виявився розчинником широкого кола органічних сполук. Діоксид вуглецю став лідером в світі надкритичних технологій, оскільки володіє цілим комплексом переваг. Перекласти його в надкритичної стан досить легко (t кр - 31 ° С, р кр - 73,8 атм.), Крім того, він не токсичний, не горючий, не вибухонебезпечний і до того ж дешевий і доступний. З точки зору будь-якого технолога він є ідеальним компонентом будь-якого процесу. Особливу привабливість йому додає те, що він є складовою частиною атмосферного повітря і, отже, не забруднює навколишнє середовище. Надкритичної СО 2 можна вважати екологічно абсолютно чистим розчинником.

Фармацевтична промисловість одна з перших звернулася до нової технології, оскільки СКФ дозволяють найбільш повно виділяти біологічно активні речовини з рослинної сировини, зберігаючи незмінним їхній склад. Нова технологія повністю відповідає сучасним санітарно-гігієнічним нормам виробництва лікарських препаратів. Крім того, виключається стадія відгону екстрагують розчинника і подальшої його очищення для повторних циклів. В даний час організовано виробництво деяких вітамінів, стероїдів та інших препаратів за такою технологією.

Кофеїн - препарат, який використовується для поліпшення діяльності серцево-судинної системи, отримують з кавових зерен навіть без попереднього їх подрібнення. Повнота вилучення досягається за рахунок високої проникаючої здатності СКФ. Зерна поміщають в автоклав - ємність, що витримує підвищений тиск, потім подають в нього газоподібний СО 2, і далі створюють необхідний тиск (\u003e 73 атм.), В результаті чого СО 2 переходить в надкритичної стан. Весь вміст перемішують, після чого флюїд разом з розчиненим кофеїном зливають у відкриту ємність. Діоксид вуглецю, опинившись в умовах атмосферного тиску, Перетворюється в газ і відлітає в атмосферу, а екстрагований кофеїн залишається у відкритій ємності в чистому вигляді:

У виробництві косметичних і парфумерних препаратів СКФ-технології іспользуютсядля вилучення ефірних масел, вітамінів, фітонцидів з рослинних і тваринних продуктів. У витягнутих речовинах немає слідів розчинника, а м'який засіб вилучення дозволяє зберегти їх біологічну активність.

У харчовій промисловості нова технологія дозволяє делікатно витягати з рослинної сировини різні смакові і ароматичні компоненти, що додаються в харчову продукцію.

Радіохімія використовує нову технологію для вирішення екологічних завдань. Багато радіоактивні елементи в сверхкритической середовищі легко утворюють комплекси з доданими органічними сполуками - лігандами. Утворений комплекс, на відміну від вихідної сполуки радіоактивного елемента, розчинний у флюїди, і тому легко відділяється від основної маси речовини. Таким способом можна видобувати залишки радіоактивних елементів з відпрацьованих руд, а також проводити дезактивацію грунту, зараженої радіоактивними відходами.

Видалення забруднень при використанні СК-розчинника особливо ефективно. Є проекти установок для усунення забруднень з одягу (надкритична хімчистка), а також для очищення різних електронних схем в процесі їх виробництва.

Крім згаданих переваг нова технологія в більшості випадків виявляється дешевше, ніж традиційна.

Основний недолік надкритичних розчинників полягає в тому, що ємності, заповнені СКФ, працюють в режимі періодичного процесу: завантаження сировини в апарат - вивантаження готової продукції - завантаження свіжої порції сировини. Не завжди можна підвищити продуктивність установки, збільшуючи обсяг апаратів, оскільки створення великих ємностей, що витримують тиск, близьке до 10 МПа, - важка технічна задача.

Для деяких процесів хімічної технології вдалося розробити безперервні процеси - постійна подача сировини і безперервний виведення отриманого продукту. Продуктивність підвищується, тому що що не потрібно витрачати час на завантаження і вивантаження. У цьому випадку обсяг апаратів можна помітно зменшити.

Газоподібний водень добре розчиняється в сверхкритическом CO 2, що дозволяє безперервно Гідрований органічні сполуки в середовищі флюїду. У реактор, що містить каталізатор гідрування, безперервно подають реагенти ( органічна речовина і водень), а також флюїд. Продукти виводяться через спеціальний клапан, при цьому флюїд просто випаровується і його можна знову направити в реактор. Описаним способом вдається за дві хвилини прогідріровать майже кілограм вихідної сполуки, причому реактор з такою продуктивністю буквально вміщується на долоні. Виготовити такий невеликий реактор, що витримує високі тиску, набагато простіше, ніж великий апарат.

Такий реактор випробуваний в процесах гідрування циклогексен до циклогексану (пріменяумого як розчинник ефірних масел і деяких каучуків), а також ізофорон до тріметілціклогексанона (використовують в органічному синтезі):

У хімії полімерів сверхкритический СО 2 як середовище для полімеризації використовується рідко. Більшість мономерів в ньому розчиняється, але в процесі полімеризації зростаюча молекула втрачає розчинність задовго до того, як встигає помітно зрости. Цей недолік вдалося перетворити на перевагу. Полімери, отримані звичайним шляхом, потім ефективно очищають від домішок, витягуючи не прореагував мономер і ініціатор полімеризації за допомогою СКФ. Завдяки виключно високим дифузійним властивостям, флюїд легко проникає в масу полімеру. Процес технологічний - не потрібні величезні кількості органічних розчинників, які, до речі, важко видаляються з полімерної маси.

Крім того, полімери легко набухають при просочуванні флюїдом, поглинаючи його до 30%. Гумове кільце після набухання збільшує свою товщину майже вдвічі:

При повільному зниженні тиску колишній розмір відновлюється. Якщо взяти не еластичний матеріал, а твердий і після набухання різко скинути тиск, то СО 2 швидко летить, залишаючи полімер у вигляді микропористого матеріалу. Це, по суті, нова технологія отримання поропластов.

СК-флюїд незамінний для введення в масу полімеру барвників, стабілізаторів, а також різних модифікаторів. Наприклад, в Поліарілат вводять комплекси міді, які при наступному відновленні утворюють металеву мідь. У підсумку з полімеру і рівномірно розподіленого металу виникає композиція, що володіє підвищеною зносостійкістю.

Деякі полімери (полісілоксани і фторовані поліуглеводороди) розчиняються в СК-СО2 при температурі, близькій до 100 0 С і тиску 300 атм. Цей факт дозволяє використовувати СКФ в якості середовища для полімеризації звичайних мономерів. До Полімеризується акрилату додають розчинні фторовані поліуглеводороди, при цьому зростаюча молекула і фторированная «добавка» утримують один одного полярними взаємодіями. Таким чином, фторовані групи доданого полімеру грають роль «поплавців», що підтримують всю систему в розчині. В результаті зростаюча молекула поліакрилату не випадає із розчину в осад і встигає вирости до значних розмірів:

В полімерної хімії використовується і раніше згадане властивість флюїдів - змінювати розчиняють здатність при підвищенні тиску ( см. графік розчинення нафталіну). Полімер поміщають в середу флюїду і, поступово збільшуючи тиск, відбирають порції розчину. Таким чином вдається досить тонко розділити полімер на складові його фракції, тобто розсортувати молекули за величиною.

Речовини, що використовуються як флюїди. Перспективи.

Зараз 90% всіх СКФ - технологій орієнтовані на сверхкритический СО 2. Крім діоксиду вуглецю починають поступово входити в практику інші речовини. Надкритичної ксенон (t кр - 16,6 ° С, р кр - 58 атм.) Являє собою абсолютно інертний розчинник, і тому хіміки використовують його як реакційне середовище для отримання нестабільних сполук (найчастіше, металоорганічних), для яких СО 2 є потенційним реагентом. Широкого застосування цього флюїду не очікується, оскільки ксенон - дорогий газ.

Для вилучення тваринних жирів і рослинних масел з природної сировини більш підходить сверхкритический пропан (t кр - 96,8, р кр - 42 атм.), Оскільки він краще, ніж СО 2, розчиняє зазначені сполуки.

Одне з найпоширеніших і екологічно нешкідливих речовин - вода, але перевести її в надкритичної стан досить важко, оскільки параметри критичної точки дуже великі: t кр - 374 ° С, р кр - 220 атм. Сучасні технології дозволяють створювати установки, що відповідають таким вимогам, але працювати в цьому діапазоні температур і тисків технічно складно. Надкритична вода розчиняє практично всі органічні сполуки, які не розкладаються при високих температурах. Така вода, при додаванні в неї кисню, стає потужною окислювальним середовищем, Що перетворює за кілька хвилин будь-які органічні сполуки в Н 2 О і СО 2. В даний розглядають можливість переробляти таким способом побутові відходи, перш за все пластикову тару (спалювати таку тару не можна, тому що при цьому виникають токсичні леткі речовини).

Михайло Левицький

рівняння стану термодинамічні величини термодинамічні потенціали термодинамічні цикли фазові переходи Див. також «Фізичний портал»

Критична температура фазового переходу - значення температури в критичній точці. При температурі вище критичної температури газ неможливо скондесувати ні при якому тиску.

фізичне значення

У критичній точці щільність рідини і її насиченої пари стають рівні, а поверхневий натяг рідини падає до нуля, тому зникає межа розділу фаз рідина-пар.

Для суміші речовин критична температура не є постійною величиною і може бути представлена \u200b\u200bпросторової кривої (залежить від пропорції складових компонентів), крайніми точками якої є критичні температури чистих речовин - компонентів розглянутої суміші.

Критичної точки на діаграмі стану речовини відповідають граничні точки на кривих рівноваги фаз, в околицях точки фазовий рівновагу порушується, відбувається втрата термодинамічної стійкості по щільності речовини. По один бік від критичної точки речовина однорідне (зазвичай при texvc НЕ знайдений; Див. Math / README - довідку про налаштування.): T\u003e T_ (crit)), А по іншу - розділяється на рідину і пар.

В околицях точки спостерігаються критичні явища: через зростання характеристичних розмірів флуктуацій щільності різко посилюється розсіювання світла при проходженні через речовину - при досягненні розмірів флуктуацій порядків сотень нанометрів, т. Е. Довжин хвиль світла, речовина стає непрозорим - спостерігається його критична опалесценція. Зростання флуктуацій призводить також до посилення поглинання звуку і зростання його дисперсії, зміни характеру броунівського руху, аномалій в'язкості, теплопровідності, уповільнення встановлення теплової рівноваги і т. П.

Історія

Вперше явище критичного стану речовини було виявлено в 1822 році Шарлем Каньяр де Ла-Туром, а в 1860 році повторно відкрито Д.И.Менделєєвим. Систематичні дослідження почалися з робіт Томаса Ендрюса. Практично явище критичної точки можна спостерігати при нагріванні рідини, частково заповнює запаяну трубку. У міру нагрівання меніск поступово втрачає свою кривизну, стаючи все більш плоским, а при досягненні критичної температури перестає бути помітним.

Параметри критичних точок деяких речовин

речовина	Неможливо розібрати вираз (Здійснюється файл texvc НЕ знайдений; Див. Math / README - довідку про налаштування.): T_ (crit)	Неможливо розібрати вираз (Здійснюється файл texvc НЕ знайдений; Див. Math / README - довідку про налаштування.): P_ (crit)	Неможливо розібрати вираз (Здійснюється файл texvc НЕ знайдений; Див. Math / README - довідку про налаштування.): V_ (crit)
одиниці	Кельвіна	атмосфери	см³ / моль
водень	33,0	12,8	61,8
кисень	154,8	50,1	74,4
	1750	1500	44
етанол	516,3	63,0	167
Диоксид вуглецю	304,2	72,9	94,0
вода	647	218,3	56
азот	126.25	33,5
Аргон	150.86	48,1
бром	588	102
гелій	5.19	2,24
йод	819	116
криптон	209.45	54,3
ксенон	289.73	58
миш'як	1673
неон	44.4	27,2
Радон	378
селен	1766
сірка	1314
фосфор	994
фтор	144.3	51,5
хлор	416.95	76

Критичні точки існують не тільки для чистих речовин, а й, в деяких випадках, для їх сумішей і визначають параметри втрати стійкості суміші (з розділом фаз) - розчин (одна фаза). Прикладом такої суміші може служити суміш фенол-вода.

Моноізотопному газ при критичній температурі необмежено стискається до перекриття електронних оболонок сусідніх атомів без зростання тиску.

Найбільш відома формула з ОТО - закон збереження енергії-маси

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, доповнивши її.

Перегляд цього шаблону Тверде тіло рідина газ плазма дисперсні системи фазові переходи Див. також

Напишіть відгук про статтю "Критична точка (термодинаміка)"

Уривок, що характеризує Критична точка (термодинаміка)

- Тільки лише те, що вони, і правда, глибоко шанували Іоана, незважаючи на те, що ніколи не зустрічали його. - Північ посміхнувся. - Ну і ще щось, що, після смерті Радомира і Магдалини, у Катар дійсно залишилися справжні «Одкровення» Христа і щоденники Іоана, які будь-що-будь намагалася знайти і знищити Римська церква. Слуги Папи щосили намагалися дошукатися, де ж прокляті Катари ховали своє найнебезпечніше скарб?!. Бо, з'явися все це відкрито - і історія католицької церкви зазнала б повну поразку. Але, як би не старалися церковні шукачі, щастя так і не посміхнулося їм ... Нічого так і не вдалося знайти, крім як декількох рукописів очевидців.
Ось чому єдиною можливістю для церкви якось врятувати свою репутацію в випадку з Катарами і було лише перекрутити їх віру і вчення так сильно, щоб вже ніхто в світі не міг відрізнити правду від брехні ... Як вони легко це зробили з життям Радомира і Магдалини.
Ще церква стверджувала, що Катари поклонялися Іоану навіть більш, ніж самому Ісусові Радомиру. Тільки ось під Іоанном вони мали на увазі «свого» Іоана, з його фальшивими християнськими євангеліями і такими ж фальшивими рукописами ... Справжнього ж Іоанна Катари, і правда, шанували, але він, як ти знаєш, не мав нічого спільного з церковним Іоанном- « хрестителем ».
- Ти знаєш, Північ, у мене складається враження, що церква перебрехала і знищила ВСЮ світову історію. Навіщо це було потрібно?
- Щоб не дозволити людині мислити, Ізидора. Щоб зробити з людей слухняних і нікчемних рабів, яких на свій розсуд «прощали» або карали «найсвятіші». Бо, якщо людина дізналася б правду про своє минуле, він був би людина горда за себе і своїх Предків і ніколи не надів би рабський нашийник. Без ПРАВДИ ж з вільних і сильних люди ставали «рабами божими», і вже не намагалися згадати, хто вони є насправді. Таке справжнє, Ізидора ... І, чесно кажучи, воно не залишає занадто світлих надій на зміну.
Північ був дуже тихим і сумним. Мабуть, спостерігаючи людську слабкість і жорстокість стільки століть, і бачачи, як гинуть сильні, його серце було отруєно гіркотою і невірою в швидку перемогу Знання і Світла ... А мені так хотілося крикнути йому, що я все ж вірю, що люди скоро прокинуться ! .. Не дивлячись на злобу і біль, не дивлячись на зради і слабкість, я вірю, що Земля, нарешті, не витримає того, що творять з її дітьми. І прокинеться ... Але я розуміла, що не зможу переконати його, так як сама повинна буду скоро загинути, борючись за цей же самий пробудження.
Але я не шкодувала ... Моє життя було всього лише піщинкою в безкрайньому морі страждань. І я повинна була лише боротися до кінця, яким би страшним він не був. Так як навіть краплі води, падаючи постійно, в силах продовбати коли-небудь найміцніший камінь. Так і ЗЛО: якби люди дробили його навіть по крупинці, воно коли-небудь звалилося б, нехай навіть не при цій їхнього життя. Але вони повернулися б знову на свою Землю і побачили б - це ж ВОНИ допомогли їй вистояти! .. Це ВОНИ допомогли їй стати Світлою і Вірною. Знаю, Північ сказав би, що людина ще не вміє жити для майбутнього ... І знаю - поки це було правдою. Але саме це по моєму розумінню і зупиняло багатьох від власних рішень. Так як люди занадто звикли думати і діяти, «як все», не виділяючись і не встревая, тільки б жити спокійно.
- Прости, що змусив тебе пережити стільки болю, мій друг. - перервав мої думки голос Півночі. - Але думаю, це допоможе тобі легше зустріти свою долю. Допоможе вистояти ...
Мені не хотілося про це думати ... Ще хоча б трішки! .. Адже на мою сумну долю у мене залишалося ще достатньо достатньо часу. Тому, щоб поміняти наболілу тему, я знову почала задавати питання.

При досить високих температурах горизонтальну ділянку ізотерми реального газу (див. Рис. 6.4) стає зовсім коротким і при деякій температурі звертається в точку (на рис. 6.4 - точка К). Цю температуру називають критичною.

Критичною називається температура, при якій зникають відмінності в фізичні властивості між рідиною і парою, що знаходиться з нею в динамічній рівновазі. Кожна речовина має свою критичну температуру. Наприклад, критична температура для вуглекислоти СО2 дорівнює t K \u003d 31 ° С, а для води - t K \u003d 374 ° С.

критичний стан

Стан, відповідне точці К, в яку звертається горизонтальну ділянку ізотерми при температурі Т \u003d Т до, називають критичним станом (критична точка). Тиск і об'єм в цьому стані називають критичними. Критичний тиск для вуглекислого газу одно 7,4 10 6 Па (73 атм), а для води 2,2 10 7 Па (218 атм). У критичному стані рідина має максимальний обсяг, а насичена пара - максимальний тиск.

Щільність рідини і її насиченої пари при критичній температурі

Ми вже відзначали, що при збільшенні температури зростає щільність насиченого пара (див. § 6.3). Щільність рідини, що знаходиться в рівновазі зі своїм парою, навпаки, зменшується внаслідок її розширення при нагріванні.

У таблиці 2 наведені значення щільності води і її насиченої пари для різних температур.

Таблиця 2

Якщо на одному малюнку накреслити криві залежності щільності рідини і її насиченої пари від температури, то для рідини крива піде вниз, а для пари - вгору (рис. 6.6). При критичній температурі обидві криві зливаються, т. Е. Щільність рідини стає рівною щільності пара. Різниця між рідиною і парою зникає.

Мал. 6.6

Газ і пар

Ми багато разів вживали слова «газ» і «пар». Ці терміни виникли в ті часи, коли вважалося, що пар може бути перетворений в рідину, а газ немає. Після того як всі гази були сконденсовані (див. § 6.7), для такої двоїстої термінології не залишилося підстав. Пар і газ - це одне і те ж, між ними принципової різниці немає. Коли говорять про пару який-небудь рідини, то зазвичай мають на увазі, що його температура менше критичної і стисненням його можна перетворити в рідину. Тільки за звичкою ми говоримо про водяній парі, а не про водяному газі, про насиченому парі, а не про насичений газі і т. Д.

Експериментальне дослідження критичного стану

Експерименти з вивчення критичного стану виконав в 1863 р російський вчений М. П. Авенаріус. Прилад, за допомогою якого можна спостерігати критичний стан (прилад Авенаріус), складається з повітряної ванни (рис. 6.7) і знаходиться всередині ванни запаяної скляної трубочки (ампули) з рідким ефіром. Обсяг ампули (її місткість) дорівнює критичного обсягу ефіру, налитого в трубочку. Простір над ефіром в ампулі заповнене насиченою парою ефіру.

Мал. 6.7

За допомогою газового пальника або іншого нагрівача повітряну ванну підігрівають. За станом ефіру спостерігають через скляне віконце в приладі.

При кімнатній температурі можна чітко бачити межу між рідиною і парою (рис. 6.8, а). У міру наближення до критичної температури обсяг рідкого ефіру збільшується, а межа розділу рідина - пар стає слабко, нестійкою (рис. 6.8, б).

Мал. 6.8

При підході до критичного стану межа між ними зникає зовсім (рис. 6.8, в).

При охолодженні з'являється щільний туман, що заповнює всю трубочку (рис. 6.8, г). Це утворюються крапельки рідини. Далі вони зливаються разом, і знову виникає межа розділу між рідиною і парою (рис. 6.8, д).

Для досвіду обраний ефір, так як він має порівняно низький критичний тиск (близько 36 атм). Критична температура його теж невелика: 194 ° С.

Якщо стискати газ, підтримуючи його температуру вище критичної (див. Рис. 6.4, ізотерма Т 3), причому, як і раніше, почати з дуже великих обсягів, то зменшення обсягу призведе до зростання тиску відповідно до рівняння стану ідеального газу. Однак якщо при температурі нижче критичної при певному тиску відбувалася конденсація пара, то тепер освіти рідини в посудині спостерігатися не буде. При температурі вище критичної газ не можна перетворити на рідину ні при яких тисках.

В цьому і полягає основне значення поняття критичної температури.

Діаграма рівноважних станів газу і рідини

Ще раз повернемося до малюнка 6.4, на якому зображені ізотерми реального газу. З'єднаємо всі ліві кінці горизонтальних ділянок ізотерм, т. Е. Ті точки, які відповідають закінченню конденсації насиченої пари і початку стиснення рідини. Вийде плавна крива, що закінчується в критичній точці К. На малюнку 6.9 це крива ART. Зліва від кривої АК, між нею і критичної изотермой (ділянка ізотерми СК), розташована область, відповідна рідкого стану речовини (на рис. 6.9 ця область виділена горизонтальної штрихуванням). Кожній точці цієї області відповідають параметри р, V і Т, що характеризують рідина в стані теплової рівноваги.

Мал. 6.9

З'єднаємо тепер плавною кривою все праві кінці горизонтальних ділянок ізотерм. Ця крива на малюнку 6.9 теж закінчується в точці К. Дві лінії АК і ВК обмежують область, кожна точка якої відповідає стану рівноваги між рідиною і насиченою парою (на рис. 6.9 ця область виділена вертикальним штрихуванням). За винятком області рідкого стану і області рівноваги рідини з газом вся інша область відповідає газоподібному станом речовини. На малюнку 6.9 вона виділена косою штрихуванням.

В результаті вийшла діаграма рівноважних станів газу і рідини. Кожній точці на цій діаграмі відповідає певний стан системи: газ, рідина або рівновагу між рідиною і газом.

При критичній температурі властивості рідини і насиченої пари стають невиразними. Вище критичної температури рідина не може існувати.