Cách xác định nhiệt độ tới hạn
Hành vi của các chất gần điểm tới hạn và điểm baTại điểm tới hạn , chất lỏng giống với pha hơi , và gần điểm tới hạn, hành vi của chất lỏng hơi giống với hành vi của pha hơi. Trong khi các giá trị cụ thể của nhiệt độ và áp suất tới hạn khác nhau giữa các chất, bản chất của hành vi trong vùng lân cận của điểm tới hạn là tương tự đối với tất cả các hợp chất . Thực tế này đã dẫn đến một phương pháp thường được gọi làluật của các trạng thái tương ứng . Nói một cách đại khái, cách tiếp cận này giả định rằng, nếu biểu đồ pha được vẽ bằng cách sử dụng các biến số giảm, hành vi của tất cả các chất sẽ ít nhiều giống nhau. Các biến giảm được xác định bằng cách chia biến thực tế cho hằng số tới hạn liên quan của nó: nhiệt độ giảm, T r , bằng T / T c , và áp suất giảm, p r , bằng p / p c . Khi đó đối với tất cả các chất, điểm tới hạn xảy ra ở giá trị T r và p rbình đẳng với sự thống nhất. Cách tiếp cận này đã được sử dụng thành công để phát triển các phương trình tương quan và dự đoán một số đặc tính của pha lỏng bao gồm áp suất hơi, mật độ chất lỏng bão hòa và nén, nhiệt dung và nhiệt tiềm ẩn của quá trình hóa hơi . Phương pháp tiếp cận trạng thái tương ứng hoạt động tốt đáng kể ở nhiệt độ giữa điểm sôi bình thường và điểm tới hạn đối với nhiều hợp chất nhưng có xu hướng bị phá vỡ gần và dưới nhiệt độ ba điểm. Ở những nhiệt độ này, chất lỏng bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi đặc tính của chất rắn , điều này chưa được xác định tương quan thành công bằng các phương pháp trạng thái tương ứng. Nhiều thuộc tính của chất lỏng gần điểm ba của nó gần với đặc tính của chất rắn hơn là đặc tính của chất khí . Nó có một caomật độ (thường 0,51,5 gam trên centimet khối [0,020,05 pound trên inch khối]), chỉ số khúc xạ cao (thay đổi từ 1,3 đến 1,8 đối với chất lỏng), nhiệt dung cao ở áp suất không đổi (hai đến bốn jun trên gam mỗi kelvin, một jun tương đương với 0,239 calo), và thấpkhả năng nén (0,51 × 10 -4 mỗi thanh). Khả năng nén giảm xuống các giá trị đặc trưng của chất rắn (0,1 × 10 -4 mỗi bar hoặc ít hơn) khi áp suất tăng. Một phương trình đơn giản và được sử dụng rộng rãi mô tả sự thay đổi của thể tích cụ thể với áp suất. Nếu V ( p ) là thể tích ở áp suất p, V (0) là thể tích ở áp suất không, và A và B là các tham số dương (các hằng số có giá trị có thể được gán tùy ý), thì sự chênh lệch về thể tích do sự thay đổi áp suất bằng tích của A , áp suất và thể tích ở áp suất không, chia cho tổng của Bvà áp suất. Điều này được viết: Thông số áp suất B gần với áp suất mà tại đó khả năng nén đã giảm xuống còn một nửa giá trị ban đầu và thường là khoảng 500 bar đối với chất lỏng gần điểm ba của chúng. Nó giảm nhanh với nhiệt độ ngày càng tăng. Khi một chất lỏng được làm nóng dọc theo đường cong áp suất hơi của nó, TC , mật độ của nó giảm và khả năng nén của nó tăng lên. Ngược lại, khối lượng riêng của hơi bão hòa ở trạng thái cân bằng với chất lỏng tăng lên; tức là số lượng phân tử khí trong một không gian cố định bên trên chất lỏng tăng lên. Bang lỏng và khí tiến lại gần nhau với sự gia tăng tốc độ nhanh khi nhiệt độ tiếp cận C , cho đến thời điểm này chúng trở nên giống hệt nhau và có mật độ khoảng một phần ba của chất lỏng vào thời điểm T . Sự thay đổi của mật độ khí bão hòa ( ρ g ) và mật độ chất lỏng ( ρ l ) theo nhiệt độ Tcó thể được biểu thị bằng một phương trình đơn giản khi nhiệt độ gần tới hạn. Nếu ρ c là mật độ ở nhiệt độ tới hạn T c , thì hiệu số giữa các mật độ bằng hiệu giữa nhiệt độ được nâng lên đến một hệ số gọi là beta, β : Sức căng bề mặtGiải thích về sức căng bề mặt. Encyclopædia Britannica, Inc.Xem tất cả video cho bài viết nàyGiữa chất lỏng và hơi tương ứng của nó có một mặt phân chia có lực căng đo được; công việc phải được thực hiện để tăng diện tích của bề mặt ở nhiệt độ không đổi. Do đó, khi không có trọng lực hoặc trong quá trình rơi tự do, hình dạng cân bằng của một khối lượngchất lỏng là chất lỏng có diện tích tối thiểu - tức là hình cầu. Trong Trái Đất lĩnh vực hình này chỉ được tìm thấy cho giọt nhỏ, mà lực hấp dẫn, vì chúng là tỷ lệ thuận với khối lượng, là không đáng kể so với áp lực, đó là tỷ lệ thuận với khu vực này. Sức căng bề mặt giảm khi nhiệt độ tăng và biến mất tại điểm tới hạn. Có một bề mặt phân chia tương tự giữa hai chất lỏng không thể trộn lẫn, nhưng bề mặt này thường có sức căng thấp hơn. Giữa chất lỏng và chất rắn cũng có một lực căng (thường được gọi lànăng lượng bề mặt), mặc dù nó không thể đo trực tiếp, vì độ cứng của vật rắn; Tuy nhiên, nó có thể được suy ra theo các giả thiết nhất định, từ góc tiếp xúc giữa chất lỏng và chất rắn (tức là góc mà bề mặt chất lỏng gặp chất rắn). Nếu góc này bằng không, bề mặt chất lỏng song song với bề mặt chất rắn và được cho là làm ướt chất rắn hoàn toàn. Phương trình liên hệ giữa góc tiếp xúc với sức căng bề mặt của giao diện lỏng-không khí, lỏng-rắn và rắn-không khí được gọi làPhương trình trẻ sau nhà khoa học người Anh Thomas Young . |
