Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Критичний стан

   
 

Критичний стан,

1) граничний стан рівноваги двофазних систем, в якому обидві співіснуючі фази стають тотожними за своїми властивостями;

2) стан речовини в точках фазових переходів II роду. К. с., Що є граничним випадком рівноваги двофазних систем, спостерігається в чистих речовинах при рівновазі рідина - газ, а в розчинах - при фазові рівноваги газ - газ, рідина - рідина, рідина - газ, тверде тіло - тверде тіло. На діаграмах стану К. с. відповідають граничні точки на кривих рівноваги фаз ( рис. 1 , а і б) - т. н. Критичні точки . Згідно фаз правилу критична точка ізольована в разі двофазної рівноваги чистого речовини, а, наприклад, у випадку бінарних (подвійних) розчинів критичні точки утворюють критичну криву в просторі термодинамічних змінних (параметрів стану). Значення параметрів стану, відповідні К. с., Називаються критичними - критичний тиск рк , критична температура Тк , критичний обсяг Vк, критичний склад хк і т. д.

З наближенням до К. с. відмінності в щільності, складі та ін властивостях співіснуючих фаз, а також теплота фазового переходу і міжфазне поверхневий натяг зменшуються і в критичній точці дорівнюють нулю.

У тому випадку, коли крива співіснування фаз закінчується критичною точкою, виявляється принципово можливим перевести речовину з однієї фази в іншу, минаючи область розшарування на дві фази (наприклад, газ перетворити на рідину, змінюючи його стан по лінії AB на рис. 1 , а, тобто минувши область, де одночасно існують газ і рідина). Зріджування (конденсацію) газів можливо здійснити лише після їх охолодження до температур, менших Тк.

У двокомпонентних системах характерні для До с. явища спостерігаються не тільки в критичній точці рівноваги рідина - газ, але і в так званих критичних точках розчинності, де взаємна розчинність компонентів стає необмеженою. Існують подвійні рідкі системи як з одного, так і з двома критичними точками розчинності - верхньою і нижньою ( рис. 2 , а і б) . Ці точки є температурними кордонами області розшаровування рідких сумішей на фази різного складу. Аналогічної здатністю до розшаровування при певній критичній температурі володіють деякі розчини газів і тверді розчини .

Перехід системи з однофазного стану в двофазне поза критичної точки і зміна стану в самій критичній точці відбуваються істотно різним чином. У першому випадку при розшаруванні на дві фази перехід починається з появи (або зникнення) нескінченно малої кількості другої фази з кінцевим відмінністю її властивостей від властивостей першої фази, що супроводжується виділенням або поглинанням теплоти фазового переходу. Оскільки виникнення такої нової фази призводить до появи поверхні розділу і поверхневої енергії, для її народження потрібні досить великі зародки. Це означає, що при такому фазовому переході (фазовому переході 1 роду) можливі переохолодження чи перегрівання першої фази, обумовлені відсутністю життєздатних зародків нової фази.

Фазові переходи в критичних точках, які є граничними на кривих рівноваги фаз, є окремі випадки фазових переходів II роду. У критичній точці фазовий перехід відбувається в масштабах всієї системи. Флуктуаційно виникає нова фаза за своїми властивостями нескінченно мало відрізняється від властивостей вихідної фази. Тому виникнення нової фази не пов'язане з поверхневою енергією, тобто виключається перегрів або переохолодження, і фазовий перехід не супроводжується виділенням або поглинанням теплоти і стрибком питомого обсягу (фазовий перехід II роду).

При наближенні до К. с. фізичні властивості речовини різко змінюються: теоретично необмежено зростає теплоємність і сприйнятливість системи до зовнішніх впливів (наприклад, ізотермічна стисливість в разі чистих рідин, магнітна сприйнятливість у феромагнетиків і т. д.); спостерігається цілий ряд ін особливостей поведінці речовини (див. Критичні явища ). Ці особливості, характерні для До с. об'єктів самої різної природи, пояснюються тим, що властивості речовини в До с. визначаються не стільки конкретними законами взаємодії його часток, скільки різким зростанням в речовині флуктуацій і радіуса їх кореляції. Знання особливих властивостей речовин в До с. необхідно в багатьох областях науки і техніки: при створенні енергетичних установок на надкритичних параметрах, надпровідних систем, установок для скраплення газів, розділення сумішей і т. д.


Літ.: Фішер М., Природа критичного стану, пер. з англ., М., 1968; Браут Р., фазові переходи, пров. з англ., М., 1967; Ландау Л. Д., Ліфшиц Е. М., Статистична фізика, 2 вид., М., 1964 (Теоретична фізика, т. 5); Кричевський І. Р., фазові рівноваги в розчинах при високих тисках, 2 изд., М. - Л., 1952.

© С. П. Малишенко.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua