Критическое состояние

На рис. 4 приведены изотермы для нескольких значений температуры.

Из рисунка видно, что

· с повышением температуры горизонтальный участок изотермы сокращается, стягиваясь в точку при температуре Т_кр, называемой критической.

· Соответственно уменьшается различие в удельных объемах, а, следовательно, и в плотностях жидкости и насыщенного пара. При критической температуре это различие полностью исчезает. Одновременно исчезает всякое различие между жидкостью и паром.

На рис. 5 - температурный ход плотности жидкости и насыщенного пара.

Точка К, являющаяся пределом, к которому приближаются горизонтальные отрезки изотерм при стремлении температуры к критическому значению Т_кр, именуется критической точкой.

Состояние, изображаемое точкой К, называется критическим состоянием вещества.

Объем V _кр, давление р _кр и температура Т _кр, отвечающие критическому состоянию, называются критическими величинами.

Для критической изотермы точка К служит точкой перегиба. Касательная к изотерме в точке К расположена параллельно оси V.

Из рис. 4 следует, что давление насыщенного пара растет с температурой, достигая при критической температуре значения р _кр. При температурах выше критической понятие насыщенного пара теряет смысл. Поэтому кривая зависимости давления насыщенного пара от температуры заканчивается в критической точке.

Рис.4. Рис.5.

Рис. 6: Если провести линию через крайние точки горизонтальных участков изотерм получается колоколообразная кривая, ограничивающая область двухфазных состояний вещества. При температурах выше критической вещество при любом давлении оказывается однородным. При таких температурах никаким сжатием не может быть осуществлено ожижение вещества.

Рис.6. Рис.7.

Понятие критической температуры впервые было введено Д. И. Менделеевым в 1860 г. Менделеев:

· назвал ее температурой абсолютного кипения жидкости

· рассматривал как ту температуру, при которой исчезают силы сцепления между молекулами, и жидкость превращается в пар независимо от давления и занимаемого ею объема.

Колоколообразная кривая и участок критической изотермы, лежащий слева от точки К, делят диаграмму (р, V) на три области:

· Наклонной штриховкой помечена область однородных жидких состояний вещества.

· Под колоколообразной кривой располагается область двухфазных состояний,

· Область, лежащая справа от колоколообразной кривой и верхней ветви критической изотермы, представляет собой область однородных газообразных состояний вещества.

· Часть, лежащая под правой ветвью критической изотермы, - это областью пара. Любое состояние в этой области отличается от остальных газообразных состояний тем, что при изотермическом сжатии вещество, первоначально находившееся в таком состоянии, претерпевает процесс ожижения. Вещество, находящееся в одном из состояний при температуре выше критической, не может быть ожижено никаким сжатием.

Рис. 7. Выбрав процесс перехода так, чтобы он не пересекал двухфазную область можно осуществить переход из жидкого состояния в газообразное (или обратно) без расслаивания вещества на две фазы. В этом случае в процессе перехода вещество будет все время оставаться однородным

Дата добавления: 2014-01-11