Punkt krytyczny (fizyka)

Punkt krytyczny (p.k.) na wykresie równowagi faz dla czystej substancji

Punkt krytyczny, warunki krytyczne, stan krytyczny – punkt przejścia układu fizycznego w stan o odmiennych właściwościach (ciecz nasycona–para nasycona), w którym nie można rozróżnić obu stanów. Na przykład:

Stała gazowa (uniwersalna stała gazowa) (oznaczana jako R) – stała fizyczna równa pracy wykonanej przez 1 mol gazu doskonałego podgrzewanego o 1 kelwin (stopień Celsjusza) podczas przemiany izobarycznej.Chemia fizyczna, fizykochemia – jeden z głównych działów chemii zajmujący się poznaniem zjawisk fizycznych występujących w trakcie i na skutek przemian (reakcji) chemicznych. Chemia fizyczna zajmuje się także własnościami fizycznymi związków chemicznych wynikającymi bezpośrednio z ich struktury chemicznej. Ze względu na najwyższy spośród głównych działów chemii stopień użycia metod matematycznych jest też działem najbliższym fizyce. Zob. też fizyka chemiczna.

dla substancji czystych punkt krytyczny oznacza temperaturę krytyczną (i odpowiadające mu ciśnienie krytyczne, czyli maksymalne ciśnienie pary nad daną cieczą), powyżej której nie można skroplić gazu, niezależnie od wielkości ciśnienia. Jest to punkt krytyczny dwuwymiarowy (układ o dwóch stopniach swobody – 2D). Parametry krytyczne oznacza się często dolnymi indeksami „kr”, „k”, „cr” lub „c”, czasami z dodatkiem „2D” („2”), „3D” („3”) itd., w zależności od tego, jakiego układu dotyczą, na przykład T3c. Dla gazów parametry krytyczne można określić na podstawie współczynników odpowiedniego równania stanu, na przykład równania van der Waalsa.

w przypadku gazów zaadsorbowanych na powierzchni (układ dwuwymiarowy), jak i innych zjawisk związanych z dwoma wymiarami (2D), warunki krytyczne będą się różniły. Wiele przejść fazowych również zachodzi jedynie w warunkach powyżej lub poniżej pewnych wartości krytycznych (gęstości, temperatury, ciśnienia).

punkt krytyczny dla ciekłych układów wieloskładnikowych oznacza stan, w którym zanika różnica między współistniejącymi fazami ciekłymi – dla wielu mieszanin ciekłych istnieją obszary (określone przede wszystkim przez temperatury krytyczne), w których istnieje całkowita mieszalność, i obszary, gdzie istnieje ograniczenie rozpuszczalności, a więc w pewnym zakresie stężeń współistnieją (zwykle dwie) odrębne fazy (np. faza A nasycona składnikiem B oraz faza B nasycona składnikiem A).

Spis treści

1 Stałe krytyczne

1.1 Gaz van der Waalsa

1.2 Ciecze o ograniczonej mieszalności

2 Zredukowane stałe krytyczne

3 Zobacz też

4 Uwagi

5 Przypisy

6 Bibliografia

Stałe krytyczne

Gaz van der Waalsa

Dla gazu, którego stan może być opisany za pomocą równania van der Waalsa, parametry krytyczne, zwane też stałymi krytycznymi, wyraża się poprzez parametry tego równania:

Mieszalność cieczy jest zjawiskiem, które dotyczy cieczy o zbliżonych właściwościach (znana reguła "podobne w podobnym"), np. ciecze polarne mieszają się z innymi cieczami polarnymi, ciecze niepolarne mieszają się dobrze z innymi cieczami niepolarnymi (zobacz np. napięcie powierzchniowe, heteroazeotrop, heterozeotrop).Stan skupienia materii – podstawowa forma, w jakiej występuje substancja, określająca jej podstawowe właściwości fizyczne. Właściwości substancji wynikają z układu oraz zachowania cząsteczek tworzących daną substancję. Bardziej precyzyjnym określeniem form występowania substancji jest faza materii.

temperatura krytyczna: T k = 8 a 27 b R {\displaystyle T_{k}={\frac {8a}{27bR}}} $T_{k}={\frac {8a}{27bR}}$ ciśnienie krytyczne: p k = a 27 b 2 {\displaystyle p_{k}={\frac {a}{27b^{2}}}} $p_{k}={\frac {a}{27b^{2}}}$ molowa objętość krytyczna: V k = 3 b {\displaystyle V_{k}=3b} $V_{k}=3b$

gdzie:

Wydawnictwa Naukowo-Techniczne (WNT) – polskie wydawnictwo założone w 1949 z siedzibą w Warszawie, do 1961 działało pod firmą Państwowe Wydawnictwa Techniczne.Ciecz nasycona to ciecz w "punkcie pęcherzyków", czyli w momencie rozpoczęcia procesu wrzenia podczas ogrzewania przy stałym ciśnieniu.

R {\displaystyle R} $R$ – (uniwersalna) stała gazowa

T {\displaystyle T} $T$ – temperatura (bezwzględna)

a , b {\displaystyle a,b} $a,b$ – parametry równania van der Waalsa:

( p + a V 2 ) ( V − b ) = R T {\displaystyle \left(p+{\frac {a}{V^{2}}}\right)(V-b)=RT} $\left(p+{\frac {a}{V^{2}}}\right)(V-b)=RT$ gdzie:

p {\displaystyle p} $p$ – ciśnienie

V {\displaystyle V} $V$ – objętość molowa

Ciecze o ograniczonej mieszalności

Warunki krytyczne dla cieczy o ograniczonej mieszalności określają temperatury:

Równanie van der Waalsa – równanie stanu gazu wiążące parametry stanu gazu (ciśnienie p, objętość V i temperaturę T).Stanisław Bursa (ur. 9 listopada 1921 w Skierniewicach, zm. 7 czerwca 1987 w Szczecinie) – chemik, specjalista w zakresie chemii fizycznej, naukowiec i nauczyciel akademicki.

górna temperatura krytyczna – jeżeli istnieje temperatura, powyżej której ciecze stają się całkowicie mieszalne, poniżej tej temperatury wzajemna rozpuszczalność jest ograniczona (w pewnym przedziale składów wyjściowych uzyskujemy dwie fazy ciekłe będące roztworami wzajemnie nasyconymi)

dolna temperatura krytyczna – jeżeli istnieje temperatura, poniżej której ciecze stają się całkowicie mieszalne.

Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców. Wykres fazowy (diagram fazowy) – dla różnych faz pozostających w stanie równowagi – zależność składu danej fazy od składu innej fazy; wykres taki zawiera informację na temat obszarów lub punktów współistnienia, w których istnieją jednocześnie różne fazy.

Podstrony: 1 [2] [3] [4]