Термодинамика. Критическая температура.

[sergey zhukov]

Известно, что пар любого вещества характеризуется критической температурой. Если пар нагрет выше этой температуры, он не может быть сжижен простым сжатием. Если сверхкритический пар сжимать, то никакого фазового перехода (выпадения конденсата) не происходит вплоть до достижения плотности жидкости (дальнейшее сжатие уже невозможно). Плотность пара в этом случае монотонно возрастает, он остается гомогенным. Даже после сжатия такого пара до плотности жидкости это все равно не настоящая жидкость, т.к. у нее отсутствуют силы межмолекулярного притяжения. Она продолжает быть газом, просто очень плотным.
Мне не понятно, почему межмолекулярные силы притяжения перестают действовать внутри жидкости при увеличении температуры выше критической, если среднее расстояние между молекулами остается неизменным? Возможен ли такой эффект в жидкости, состоящей из сферических молекул, притяжение которых изотропно (по аналогии с гравитационным притяжением сферических планет). Обьясняется ли это тем, что молекулы жидкости являются не просто центрами притяжения, а скорее диполями, которые при увеличении температуры выше критической начинают вращаться, что в среднем сводит к нулю их взаимодействие друг с другом?

[Pphantom]

sergey zhukov в сообщении #1404753 писал(а):

это все равно не настоящая жидкость, т.к. у нее отсутствуют силы межмолекулярного притяжения.

Вот это утверждение неверно. Газовое состояние - это не синоним отсутствия взаимодействия между частицами. Соответственно, все последующее, по-видимому, отпадает.

[Munin]

sergey zhukov в сообщении #1404753 писал(а):

дальнейшее сжатие уже невозможно

Ну и это тоже неверно.

[sergey zhukov]

Хорошо, а что же все таки происходит при приближении к критической температуре на молекулярном уровне?

[Munin]

Проще всего рассмотреть газ Ван-дер-Ваальса. Он одной моделью охватывает и газ, и жидкость, и надкритическое состояние.

[sergey zhukov]

Модель Ван-дер-Ваальса, по моему, не дает ответа. В ней вообще нет конденсации. Газ Ван-дер-Ваальса при любых условиях остается однофазным.

[DimaM]

sergey zhukov в сообщении #1404864 писал(а):

Газ Ван-дер-Ваальса при любых условиях остается однофазным.

Посмотрите в книжках, что такое бинодаль и спинодаль.

[arseniiv]

sergey zhukov
Как я понимаю, из фазовой диаграммы следует, что сверхкритическое состояние ничем прям уж особенным — нет никаких резких объективных границ — не отличается от газа и жидкости. Оно просто где-то там в стороне от критической точки и линии фазового перехода жидкость—газ, и объяснения просят не свойства состояний в той области, а сама такая хитрость фазовой диаграммы, что критическая точка есть.

[sergey zhukov]

Понятно. Я думал, что сжатие сверхкритического газа до плотности жидкости потребует огромного давления, т.к. он будет до конца вести себя, как идеальный газ. Получится вещество с плотностью жидкости и большим давлением идеального газа, который никак не "стягивает" сам себя. А если после сжатия охладить это вещество на малую величину, то давление практически исчезнет, т.к. газ станет жидкостью (которая "стягивает" себя, потому и жидкость), а давление ее насыщенных паров невелико (почему-то так представлялось). Этот скачок давления при охлаждении был мне не понятен. А теперь ясно, что никакого скачка давления не будет - с одной стороны давление насыщенных паров жидкости будет именно велико, а с другой - реальный газ проще сжать до плотности жидкости, чем идеальный, именно из-за притяжения молекул. При плотности жидкости межмолекулярные силы притяжения будут в реальном газе так же велики, как и в жидкости. При критическом переходе давление смеси не меняется. Не сжижается же он не потому, что межмолекулярные силы притяжения выше критической температуры не действуют, а потому, что выше критической температуры устойчиво именно однофазное состояние, а ниже этой температуры - неустойчиво.

[GraNiNi]

sergey zhukov в сообщении #1404892 писал(а):

Не сжижается же он не потому, что межмолекулярные силы притяжения выше критической температуры не действуют, а потому, что выше критической температуры устойчиво именно однофазное состояние, а ниже этой температуры - неустойчиво.

Интересно другое.
При очень высоком давлении сжатия, при температуре выше критической, вещество может перейти из газообразного состояния в твердое, минуя жидкую фазу.
Например, на фазовой диаграмме воды этому состоянию отвечают лед VII и лед X.

[DimaM]

GraNiNi в сообщении #1404929 писал(а):

При очень высоком давлении сжатия, при температуре выше критической, вещество может перейти из газообразного состояния в твердое, минуя жидкую фазу.

При температуре ниже температуры тройной точки происходит ровно то же самое.

[GraNiNi]

DimaM в сообщении #1405001 писал(а):

При температуре ниже температуры тройной точки происходит ровно то же самое.

Это тривиально и никого не удивляет.

Но и тут не все гладко.
При высоком давлении имеется область, где при температуре ниже тройной точки вода вновь становится жидкой, а при еще большем давлении - вновь замерзает.

[Pphantom]

GraNiNi в сообщении #1405007 писал(а):

При высоком давлении имеется область, где при температуре ниже тройной точки вода вновь становится жидкой, а при еще большем давлении - вновь замерзает.

Где именно?

[arseniiv]

Я бы сформулировал это понятнее: при некоторой температуре ниже температуры тройной точки (и тут мы её и зафиксировали, а давление нет) при повышении давления (где оно достаточно высокое) лёд тает, а при повышении дальше опять замерзает. Это я тоже вижу на фазовой диаграмме тремя постами выше, так что если этого нет, сама диаграмма неточна. Хотя уровень деталей в ней намекает, что должна бы быть.

-- Вс июл 14, 2019 18:14:58 --

Это выпячивание области жидкой фазы рядом с областью льда III.

[Pphantom]

arseniiv в сообщении #1405040 писал(а):

Я бы сформулировал это понятнее

Ну, в такой формулировке это понятно и очевидно, но интересно, что имел в виду GraNiNi.