39.Критическая точка

Критическая точка — сочетание значений температуры и давления (или, что эквивалентно, молярного объёма ), при которых исчезает различие в свойствах жидкой и газообразной фаз вещества.

В критической точке плотность жидкости и её насыщенного пара становятся равны, а поверхностное натяжение жидкости падает до нуля, потому исчезает граница раздела фаз жидкость-пар.

Для смеси веществ критическая температура не является постоянной величиной и может быть представлена пространственной кривой (зависящей от пропорции составляющих компонентов), крайними точками которой являются критические температуры чистых веществ — компонентов рассматриваемой смеси.

Критической точке на диаграмме состояния вещества соответствуют предельные точки на кривых равновесия фаз, в окрестностях точки фазовое равновесие нарушается, происходит потеря термодинамической устойчивости по плотности вещества. По одну сторону от критической точки вещество однородно (обычно при ), а по другую — разделяется на жидкость и пар.

В окрестностях точки наблюдаются критические явления: из-за роста характеристических размеров флуктуаций плотности резко усиливается рассеяние света при прохождении через вещество — при достижении размеров флуктуаций порядков сотен нанометров, т. е. длин волн света, вещество становится непрозрачным — наблюдается его критическая опалесценция. Рост флуктуаций приводит также к усилению поглощения звука и росту его дисперсии, изменению характера броуновского движения, аномалиям вязкости, теплопроводности, замедлению установления теплового равновесия и т. п.

40. Насыщенный пар

Жидкость и пар, находящиеся в состоянии динамического равновесия (когда число молекул, вылетающих из жидкости, равно числу молекул, возвращающихся в жидкость из пара), образуют двухфазную систему. Пар, у которого скорости процессов испарения и конденсации одинаковы, называют насыщенным паром. Насыщенный пар является однофазной средой, хотя может содержать фракцию жидкости во взвешенном и/или капельном состоянии. Тогда насыщенный пар является влажным. В трубопроводе пар охлаждается и при определенных условиях может выпадать конденсат. В этом случае транспортируется, вообще говоря, двухфазная среда – газообразная (пар) и жидкая фазы.

Равновесное состояние пара и жидкости определяется температурой, однозначно связанной с значением давления, и не зависит от объема. К насыщенному пару можно применять законы идеального газа при условии, что давление насыщения определяется кривой равновесия Ро(Т). При повышении температуры равновесие устанавливается за счет повышения концентрации молекул в паре и, соответственно, повышения давления насыщения и плотности пара.

Изотермы реальных газов на плоскости (р,V) имеют горизонтальные участки, соответствующие состоянию равновесия или насыщения. Данные участки описываются уравнениями, однозначно связывающими температуру и абсолютное давление насыщения пара при отсутствии влажной фазы в паре. Числовые значения «уравнения насыщения» для водяного пара приводятся в таблицах свойств насыщенного водяного пара.