Kritik nuqta (Termodinamika)
Termodinamikada
kritik nuqta (yoki
kritik holat ) fazaviy muvozanat egri chizigʻining oxirgi nuqtasidir. Eng yorqin misol suyuqlik-bugʻning kritik nuqtasi, bosim-harorat egri chizigʻining oxirgi nuqtasi boʻlib, suyuqlik va uning bugʻi birga bir idishda boʻlishi mumkin boʻlgan sharoitlarni belgilaydi. Yuqori haroratlarda gazni faqat bosim bilan suyultirish mumkin emas. Kritik harorat Tk va kritik bosim pk bilan aniqlangan kritik nuqtada faza chegaralari yoʻqoladi. Boshqa misollarga aralashmalardagi suyuqlik-suyuqlik kritik nuqtalari va tashqi magnit maydon boʻlmaganda ferromagnit-paramagnet oʻtish kiradi.
Suyuqlik-bugʻning kritik nuqtasi
Umumiy koʻrinish
Oddiylik va ravshanlik uchun kritik nuqta haqidagi umumiy tushunchani maʼlum bir misol, bugʻ-suyuqlik kritik nuqtasini muhokama qilish orqali kiritish yaxshiroqdir. Bu kashf etilgan birinchi kritik nuqta edi va u hali ham eng mashhur va eng koʻp oʻrganilgan.
Oʻngdagi rasmda sof moddaning sxematik PT diagrammasi koʻrsatilgan (qoʻshimcha holat oʻzgaruvchilari va yanada boy faza diagrammalariga ega boʻlgan aralashmalardan farqli oʻlaroq, quyida muhokama qilinadi). Umumiy maʼlum boʻlgan qattiq, suyuq va bug' fazalari faza chegaralari, yaʼni ikki faza birga mavjud boʻlishi mumkin boʻlgan bosim-harorat birikmalari bilan ajratiladi. Uchlik nuqtada barcha uch faza birga mavjud boʻlishi mumkin. Shu bilan birga, suyuqlik-bug 'chegarasi soʻnggi nuqtada baʼzi bir kritik harorat Tk va kritik bosim pk da tugaydi. Bu kritik nuqta deyiladi.
Suvda kritik nuqta 647.096 K (373.946 °C; 705.103 °F) temperaturada va 22.064 megapascal (3,200.1 psi; 217.75 atm) bosimda sodir boʻladi.
Kritik nuqtaga yaqin joyda suyuqlik va bugʻning fizik xossalari keskin oʻzgaradi, ikkala faza ham oʻxshash boʻladi. Masalan, normal sharoitda suyuq suv deyarli siqilmaydi, past issiqlik kengayish koeffitsientiga ega, yuqori dielektrik oʻtkazuvchanlikka ega va elektrolitlar uchun ajoyib erituvchidir. Kritik nuqtaga yaqin joyda bu xususiyatlarning barchasi teskarisiga oʻzgaradi: suv siqiladigan, kengayadigan, yomon dielektrik, elektrolitlar uchun yomon erituvchi boʻlib, qutbsiz gazlar va organik molekulalar bilan aralashtirishni afzal koʻradi.
Kritik nuqtada faqat bitta faza mavjud boʻladi. Bugʻlanish issiqligi nolga teng. Bosim-hajm diagrammasida doimiy harorat chizigʻida (kritik izoterm) statsionar burilish nuqtasi mavjud. Bu shuni anglatadiki, kritik nuqtada:
(
∂
p
∂
V
)
T
=
0
,
{\displaystyle \left({\frac {\partial p}{\partial V}}\right)_{T}=0,}
(
∂
2
p
∂
V
2
)
T
=
0.
{\displaystyle \left({\frac {\partial ^{2}p}{\partial V^{2}}}\right)_{T}=0.}
Kritik nuqtadan yuqorida suyuqlik va gaz holati bilan uzluksiz bogʻlangan (fazaga oʻtmasdan oʻzgarishi mumkin) materiya holati mavjud. U superkritik suyuqlik deb ataladi. Suyuqlik va bugʻ oʻrtasidagi barcha farqlar kritik nuqtadan keyin yoʻqolishi haqidagi umumiy darslik bilimi Fisher va Widom tomonidan eʼtiroz bildirildi, ular turli asimptotik statistik xususiyatlarga ega boʻlgan holatlarni ajratib turadigan p-T chizigʻini aniqladilar (Fisher-Widom chizigʻi).
Baʼzan kritik nuqta aksariyat termodinamik yoki mexanik xususiyatlarda namoyon boʻlmaydi, balki „yashirin“ boʻlib, elastik modullarda bir hil boʻlmaganlikning boshlanishida, affin boʻlmagan tomchilarning koʻrinishi va lokal xossalarida sezilarli oʻzgarishlar boʻlishida va toʻsatdan paydo boʻlishida namoyon boʻladi.
Tarix
Kritik nuqtaning mavjudligi birinchi marta 1822-yilda Charles Cagniard de la Tour tomonidan kashf etilgan va 1860-yilda Dmitriy Mendeleyev va 1869-yilda Tomas Andrews nomini bergan. Cagniard CO ni 31° C da 73 atm bosim ostida suyultirish mumkinligini koʻrsatdi. Lekin bundan bir oz yuqoriroq haroratda, hatto 3000 atm dan yuqori bosim ostida ham suyulish jarayoni kuzatilmadi.
Nazariya
Yuqoridagi
(
∂
p
/
∂
V
)
T
=
0
{\displaystyle (\partial p/\partial V)_{T}=0}
shartni yechish orqali van der Waals tenglamasi uchun kritik nuqtani quyidagicha hisoblab topish mumkin.
T
k
=
8
a
27
R
b
,
V
k
=
3
n
b
,
p
k
=
a
27
b
2
.
{\displaystyle T_{\text{k}}={\frac {8a}{27Rb}},\quad V_{\text{k}}=3nb,\quad p_{\text{k}}={\frac {a}{27b^{2}}}.}
Biroq, oʻrtacha maydon nazariyasiga asoslangan van der Waals tenglamasi kritik nuqtaga yaqin emas. Xususan, u notoʻgʻri oʻlchov qonunlarini bashorat qiladi.
Kritik nuqtaga yaqin suyuqliklarning xususiyatlarini tahlil qilish uchun baʼzan kritik xususiyatlarga nisbatan qisqartirilgan holat oʻzgaruvchilari aniqlanadi
T
r
=
T
T
k
,
p
r
=
p
p
k
,
V
r
=
V
R
T
k
/
p
k
.
{\displaystyle T_{\text{r}}={\frac {T}{T_{\text{k}}}},\quad p_{\text{r}}={\frac {p}{p_{\text{k}}}},\quad V_{\text{r}}={\frac {V}{RT_{\text{k}}/p_{\text{k}}}}.}
Tegishli holatlar prinsipi shuni koʻrsatadiki, bir xil pasaytirilgan bosim va haroratdagi moddalar teng qisqartirilgan hajmlarga ega. Bu munosabat koʻpgina moddalar uchun taxminan toʻgʻri, lekin p ning katta qiymatlari uchun tobora noaniq boʻlib qoladi.
Baʼzi gazlar uchun Nyutonning tuzatish deb ataladigan qoʻshimcha tuzatish omili mavjud boʻlib, u shu tarzda hisoblangan kritik harorat va kritik bosimga qoʻshiladi. Bu empirik tarzda olingan qiymatlar boʻlib, qiziqish doirasiga qarab oʻzgaradi.
Tanlangan moddalar uchun suyuqlik-bugʻning kritik harorati va bosimi jadvali
Aralashmalar: suyuqlik-suyuqlik kritik nuqta
Yana qarang
Manbalar
Adabiyotlar
uz.wikipedia.org