Критическая точка - точка на диаграмме состояния веществ, соответствующая критическому состоянию,
в к-ром две (или более) фазы, находящиеся в термодинамич. равновесии, становятся
тождественными по своим свойствам. В частности, с приближением к критическому
состоянию различия в плотности, составе и др. свойствах сосуществующих фаз,
а также теплота фазового перехода и межфазное поверхностное натяжение уменьшаются,
а в К. т. равны нулю.
Рис. 1. Изотермы двуокиси
углерода для нескольких температур, р - давление,
- удельный объём, К - критическая точка. Сплошные линии-изотермы, штриховые
- кривые сосуществования жидкости и газа.
На диаграмме состояния
однокомпонентной системы существует лишь одна К. т. равновесия жидкость - газ,
характеризующаяся значениями критич. температуры Тс, критич. давления
рс, критич. удельного объёма
(см. табл. и рис. 1).
Критические параметры некоторых
веществ
|
Тс, К |
рс, МПа |
vf*106 м8/моль |
||
Гелий Не |
5, 19 |
0,227 |
57,4 |
||
Водород Н2 |
33,24 |
1,30 |
65,0 |
||
Неон Ne |
44,4 |
2,654 |
41,7 |
||
Азот N2 |
126,25 |
3,400 |
90, 1 |
||
Оксид углерода
СО |
132,93 |
3,499 |
93,0 |
||
Аргон Аr |
150,65 |
4,86 |
74,67 |
||
Кислород O2 |
154,58 |
5,043 |
78 |
||
Метан СН4 |
190,66 |
4,626 |
99,38 |
||
Криптон Кr |
209,39 |
5,49 |
91,9 |
||
Ксенон Хе |
289,74 |
5,83 |
118,29 |
||
Диоксид углерода
СО2 |
304, 13 |
7,375 |
94 , 04 |
||
Этан С2Н6 |
305,33 |
4,871 |
147, 1 |
||
Гексафторид серы
SF6 |
318,687 |
3,760 |
200, 1 |
||
Пропан С3Н8 |
369,85 |
4,247 |
200,0 |
||
Сероводород H2S |
373,6 |
9,007 |
97,4 |
||
Диоксид серы SO2 |
430,7 |
7,88 |
122 |
||
Триоксид серы SO3 |
491,4 |
8,49 |
126 |
||
Вода Н20 |
647,30 |
22, 12 |
56 |
||
Ртуть Hg |
1460 |
166, 1 |
48 |
||
Литий Li |
3200 |
68,9 |
66 |
||
При темп-pax выше Тс возможен непрерывный (без фазового превращения) переход вещества из газообразного
состояния в жидкое, поэтому К. т. является конечной точкой линии двухфазного
равновесия.
В К. т. соприкасаются линия
двухфазного равновесия (бинодаль) и граница термодинамич. устойчивости (спинодаль),
поэтому К. т. характеризуется условием В бинарных (двухкомпонентных)
растворах существуют линии К. т. (критич. кривые), при этом возможны не только
К. т. равновесия жидкость - газ (рис. 2), но и К. т. равновесия двух жидких
фаз (К. т. растворимости, рис. 3), двух газовых фаз (рис. 4) или двух твёрдых
фаз. Линии К. т. равновесия жидкость - газ начинаются и оканчиваются
в К. т. индивидуальных веществ. Чаще всего (в однокомпонентной системе всегда)
расслоение на две фазы происходит при понижении температуры. Однако в растворах
возможно существование нижних К. т. или даже одновременно нижних и верхних К.
т. (рис. 5). К. т. растворов дополнительно характеризуются критической концентрацией
хс. К. т. любого типа в бинарных растворах определяется условием
где
- разность хим. потенциалов компонентов раствора, х - концентрация одного
из компонентов. Линии К. т. равновесия жидкость - жидкость и газ - газ обычно
пересекаются с линиями др. фазовых равновесий. При этом К. т. равновесия двух
фаз в присутствии третьей (некритич. фазы) наз. конечной критич. точкой. В многокомпонентных
растворах (3 и более компонентов) существуют линии конечных К. т. В точке, где
сливаются линии конечных К. т. равновесия жидкость - жидкость (в присутствии
некритич. газовой фазы) и равновесия жидкость - газ (в присутствии некритич.
жидкой фазы), становятся тождественными
3 фазы. Такая точка наз. трикритической. Возможно существование точек высш.
порядка (поликритических), в к-рых становятся тождественными 4 фазы и более.
Рис. 2. Кривые равновесия
жидкость -пар и критическая
кривая системы пропан- изопентан; 1, 2 - кривые жидкости (сплошные) и
пара (пунктирные) для смесей с мольной долей изопентана 0,206 и 0,607; Кп,
КИ - критические точки пропана и изопентана, K1,2
- критические точки этих смесей.
Рис. 3. Кривая расслоения
на две фазы жидкого раствора вода - фенол при р = const, KB - верхняя критическая точка. Заштрихована область двухфазного равновесия.
Рис. 4. Кривые фазового
равновесия газ - газ в системе азот - аммиак при высоких давлениях, Кi - критические точки
Переход системы из однофазного состояния в двухфазное вне К. т. и изменение состояния в самой К. т. существенно различаются. В первом случае при расслаивании на две фазы переход начинается с появлением небольшого кол-ва (зародыша) 2-й фазы, свойства к-рой отличаются от свойств 1-й фазы, что сопровождается выделением или поглощением теплоты фазового перехода. Поскольку возникновение зародыша новой фазы приводит к появлению поверхности раздела фаз и поверхностной энергии, для его рождения требуется определ. энергия. Это означает, что такой фазовый переход (1-го рода) может начаться лишь при нек-ром переохлаждении (перегреве) вещества, способствующем появлению устойчивых зародышей новой фазы (см. Кинетика фазовых переходов).
Рис. 5. В двухкомпонентной
жидкой системе никотин - вода имеются верхняя критическая точка растворения
Кв и нижняя Кн; заштрихована
область двухфазного равновесия.
К. т. обнаруживает глубокую
аналогию с точками фазовых переходов 2-го рода: в К. т. фазовый переход происходит
в масштабах всей системы, а свойства флуктуационно возникающей новой фазы бесконечно
мало отличаются от свойств исходной фазы. Поэтому возникновение новой фазы не
связано с поверхностной энергией, т. е. исключается перегрев (переохлаждение),
и фазовый переход не сопровождается выделением или поглощением теплоты, что
характерно для фазовых переходов 2-го рода. Как и вблизи фазовых переходов 2-го
рода, вблизи К. т. наблюдается ряд особенностей в поведении физ. свойств, обусловленных
аномальным ростом флуктуации.
М. А. Анисимов
Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.