Kritik nuqta (Termodinamika)

testwikidan olingan
Navigatsiya qismiga oʻtish Qidirish qismiga oʻtish
Andoza:Ordered list

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

Bosim-harorat fazasi diagrammasidagi suyuqlik-bugʻning kritik nuqtasi suyuqlik-gaz fazasi chegarasining yuqori harorat chegarasida joylashgan. Punktir yashil chiziq suvning anomal harakatini koʻrsatadi.

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 Andoza:Convert temperaturada va Andoza:Convert bosimda sodir boʻladi[1].

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[2].

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:[3][4][5]

(∂p∂V)T=0,
(∂2p∂V2)T=0.
Gazning izotermlari. Qizil chiziq kritik nuqtaga ega boʻlgan kritik izotermadir K. Kesilgan chiziqlar izotermlarning taqiqlangan qismlarini ifodalaydi, chunki gradient ijobiy boʻlib, bu mintaqadagi gazga salbiy siqilish qobiliyatini beradi.

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[6], 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[7].

Tarix

Oʻta kritik haroratdan kritik haroratgacha sovutish paytida kritik karbonat angidrid tumanni chiqaradi.

Kritik nuqtaning mavjudligi birinchi marta 1822-yilda Charles Cagniard de la Tour tomonidan kashf etilgan[8][9] va 1860-yilda Dmitriy Mendeleyev[10][11] va 1869-yilda Tomas Andrews[12] nomini bergan. Cagniard CO2 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 shartni yechish orqali van der Waals tenglamasi uchun kritik nuqtani quyidagicha hisoblab topish mumkin.

Tk=8a27Rb,Vk=3nb,pk=a27b2.

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[13]

Tr=TTk,pr=ppk,Vr=VRTk/pk.

Tegishli holatlar prinsipi shuni koʻrsatadiki, bir xil pasaytirilgan bosim va haroratdagi moddalar teng qisqartirilgan hajmlarga ega. Bu munosabat koʻpgina moddalar uchun taxminan toʻgʻri, lekin pr 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[14].

Tanlangan moddalar uchun suyuqlik-bugʻning kritik harorati va bosimi jadvali

Modda[15][16] Kritik temperatura Kritik bosim (absolyut qiymat)
Argon Andoza:Sort Andoza:Sort
Ammonia (NH3)[17] Andoza:Sort Andoza:Sort
R-134a Andoza:Sort Andoza:Sort
R-410A Andoza:Sort Andoza:Sort
Brom Andoza:Sort Andoza:Sort
Seziy Andoza:Sort Andoza:Sort
Xlor Andoza:Sort Andoza:Sort
Etan Andoza:Sort Andoza:Sort
Etanol Andoza:Sort Andoza:Sort
Ftor Andoza:Sort Andoza:Sort
Geliy Andoza:Sort Andoza:Sort
Vodorod Andoza:Sort Andoza:Sort
Kripton Andoza:Sort Andoza:Sort
Metan (CH4) Andoza:Sort Andoza:Sort
Neon Andoza:Sort Andoza:Sort
Azot Andoza:Sort Andoza:Sort
Kislorod Andoza:Sort Andoza:Sort
Uglerod dioksid (CO2) Andoza:Sort Andoza:Sort
Azot oksid (N2O) Andoza:Sort Andoza:Sort
Sulfat kislota (H2SO4) Andoza:Sort Andoza:Sort
Ksenon Andoza:Sort Andoza:Sort
Litiy Andoza:Sort Andoza:Sort
Merkuriy Andoza:Sort Andoza:Sort
Oltingugurt Andoza:Sort Andoza:Sort
Temir Andoza:Sort
Oltin Andoza:Sort Andoza:Sort
Alyuminiy Andoza:Sort
Suv (H2O)[18][19] Andoza:Sort Andoza:Sort

Aralashmalar: suyuqlik-suyuqlik kritik nuqta

Yana qarang

 

Manbalar

Andoza:Manbalar

Adabiyotlar

  1. ↑ Andoza:Jurnal manbasi
  2. ↑ Anisimov, Sengers, Levelt Sengers (2004): Near-critical behavior of aqueous systems.
  3. ↑ P. Atkins and J. de Paula, Physical Chemistry, 8th ed.
  4. ↑ K. J. Laidler and J. H. Meiser, Physical Chemistry (Benjamin/Cummings 1982), p. 27.
  5. ↑ P. A. Rock, Chemical Thermodynamics (MacMillan 1969), p. 123.
  6. ↑ Fisher, Widom: Decay of Correlations in Linear Systems, J. Chem.
  7. ↑ Andoza:Jurnal manbasi
  8. ↑ Andoza:Jurnal manbasi
  9. ↑ Berche, B., Henkel, M., Kenna, R (2009) Critical phenomena: 150 years since Cagniard de la Tour.
  10. ↑ Mendeleev called the critical point the „absolute temperature of boiling“ (Andoza:Lang-ru; Andoza:Lang-de).
  11. ↑ Landau, Lifshitz, Theoretical Physics, Vol.
  12. ↑ Andoza:Jurnal manbasi
  13. ↑ Andoza:Kitob manbasi
  14. ↑ Andoza:Jurnal manbasi
  15. ↑ Andoza:Kitob manbasi
  16. ↑ Andoza:Kitob manbasi
  17. ↑ Andoza:Veb manbasi
  18. ↑ Andoza:Jurnal manbasi
  19. ↑ Andoza:Veb manbasi 
"https://uz.wiki.beta.math.wmflabs.org/w/index.php?title=Kritik_nuqta_(Termodinamika)&oldid=440" dan olindi