Faza dəyişiklikləri haqqında məqalə Kritik temperatur Üçlü nöqtə
İdeal qaz qanununun müzakirəsində izah edilmişdir ki, ideal qaz qanunu yalnız real qazın təzyiqi və sıxlığı çox böyük olmadıqda real qazın davranışını dəqiq təsvir edir. Təzyiq və real qaz sıxlığı kifayət qədər böyükdürsə, ideal qaz qanunu, eyni zamanda real qazın temperaturu qaynama nöqtəsinə yaxınlaşdıqda da qeyri-dəqiq nəticələr verir. Bu, real qaz molekulları arasında baş verən qarşılıqlı təsirlərlə əlaqədardır. Qaz təzyiqi qazın həcmi ilə tərs mütənasibdir. Qaz təzyiqi kifayət qədər böyük olduqda, qazın həcmi kiçilir. Qazın həcmi az olduğundan, qaz molekulları arasındakı məsafə daha da yaxınlaşır. Molekullar arasındakı məsafə daha da yaxınlaşdıqda, molekullar bir-birini cəzb edir. Bu, maqnitə bir dəmir parçası qoyduğunuz zaman kimidir. Maqnitlə dəmir arasındakı məsafə kifayət qədər uzaqdırsa, maqnit dəmiri çəkə bilməz. Lakin maqnitlə dəmir arasındakı məsafə yaxındırsa, dəmir daha da yaxınlaşır.
Beləliklə, qaz molekulları maqnit kimi davranırlar. Molekullar arasındakı məsafə kifayət qədər yaxın olduqda, molekullar bir-birinə çəkilir. Dartma qüvvəsi molekullar arasındakı məsafənin yaxınlaşmasına səbəb olur (qaz həcmi azalır). Adətən, bu, qaz təzyiqi kifayət qədər böyük olduqda (böyük təzyiq, aşağı həcm. Kiçik həcm, molekullar arasındakı məsafə yaxınlaşır) baş verir. Buna görə də, ideal qaz qanunu real qazın təzyiqi və sıxlığı böyük olduqda dəqiq nəticələr vermir.
Təzyiq və Təzyiq Həcmi Diaqramı
Yuxarıdakı problemi daha yaxşı başa düşmək üçün qaz təzyiqi ilə həcmi arasındakı əlaqəni göstərən diaqrama nəzər salaq. 1, 2, 3 və 4 əyriləri müxtəlif temperaturlarda eyni qaz davranışını göstərir. 1-ci əyridə göstərilən qaz temperaturu 2-ci əyridən yüksəkdir. 2-ci əyridə göstərilən qaz temperaturu 3-cü əyridən yüksəkdir. 3-cü əyridə göstərilən qaz temperaturu 4-cü əyridən yüksəkdir. Əyri diaqramın ortasındakı kəsikdir. Qaz temperaturu həmişə sabitdir və bu, yalnız qazın təzyiqini (P) və həcmini (V) dəyişir.
İdeal qaz qanununa görə, 1 nömrəsindən başlayan xətt 1 nömrəsi ilə bitməlidir. Eynilə, 2 nömrəsindən başlayan xətt 2 nömrəsində dayanmalıdır. Real qazın yaşadığı reallıq ideal qaz qanunu proqnozu ilə deyil. Qaz təzyiqi kifayət qədər böyük olduqda, qazın həcmi kiçilir və ideal qaz qanunu proqnozundan kənara çıxır (əyri 1 və əyri 2 ilə müqayisə edin). Qazın həcmi sapmasının miqdarı da temperaturdan asılıdır. Qazın temperaturu daha aşağıdırsa və ərimə nöqtəsinə, yəni qaynama nöqtəsinə (b nöqtəsi) yaxınlaşırsa, qaz adətən temperatur daha yüksək olduqdan daha əhəmiyyətli həcm sapması yaşayır (əyri 1, 2, 3 və 4 ilə müqayisə edin). Daha əvvəl izah edildiyi kimi, qaz molekulları arasında cazibə qüvvəsinin olması təsirlənir.
Yuxarıdakı diaqramdakı 3 əyrisi maddənin kritik temperaturda davranışını göstərir. Üçüncü əyridən keçən c nöqtəsi kritik nöqtə adlanır. Kritik temperaturdan yüksək temperaturlarda, əhəmiyyətli təzyiq verilsə belə, qazın forması maye formasına keçə bilməz (əyri 2 və əyri 1 ilə müqayisə edin). Verilən təzyiq yalnız qazın həcmini azaldır, lakin qazı mayeyə çevirə bilməz. Əksinə, kritik temperaturdan aşağı temperaturlarda mütləq təzyiq verildikdə qaz mayeyə çevriləcək (əyri 3 ilə müqayisə edin). Kritik temperaturda qazı mayeyə çevirə biləcək təzyiq miqdarı kritik təzyiq kimi tanınır. Hər bir maddənin fərqli kritik temperaturu və kritik təzyiqi var.
Yuxarıdakı diaqramdakı 4-cü əyri qaz halından maye halına keçmə prosesini göstərir. Kölgəli sahə (dağa bənzəyən) qaz və mayenin tarazlıqda olduğu sahədir. Əvvəlcə qazın həcmi böyük olur. Qaz təzyiqi artdıqdan sonra qazın həcmi b nöqtəsinə çatana qədər kiçilir (b nöqtəsi ərimə nöqtəsidir, yəni qaynama nöqtəsidir). B nöqtəsinə çatdıqda qaz maye halına çevrilməyə başlayır. Qazın maye halına keçmə prosesi zamanı (b nöqtəsindən a nöqtəsinə) təzyiqdə artım olmasa da (düz xətt ilə işarələnmiş) maddənin həcmi kiçilir. A nöqtəsində bütün qazlar maye halına çevrilir. A nöqtəsinə çatdıqdan sonra maddəyə təzyiq əlavə etmək yalnız minimal həcm dəyişikliyinə səbəb olur (çox dik əyri ilə işarələnmişdir).
Gündəlik həyatda biz tez-tez buxar və qaz terminlərindən istifadə edirik. Məsələn, su buxarı və ya azot qazı. Su buxarı suyun qazı olsa da, su buxarını nadir hallarda su qazı adlandırırıq. Azot, oksigen və s. kimi. Azot və ya oksigen ümumiyyətlə qaz adlanır. Qaz və buxarın fərqli mənaları var. Əgər bir maddədən çıxan qaz materialın kritik temperaturundan aşağıdırsa, biz ona buxar deyirik. Əksinə, bir maddədən çıxan qaz maddənin kritik temperaturundan yuxarıdırsa, biz ona qaz deyirik.
Təzyiq və Temperatur diaqramı (Faza diaqramı)
Əvvəllər maddələrin davranışı təzyiq və həcm diaqramından istifadə edərək təsvir edilmişdi. PV diaqramından istifadə etməklə yanaşı, maddələrin davranışı təzyiq (P) və temperatur (T) diaqramından istifadə edərək izah edilə bilər. PT diaqramları ümumiyyətlə faza diaqramları adlanır. Faza diaqramı adlanır, çünki bu diaqram bir maddənin fazalarını müqayisə etmək üçün istifadə olunur. Fazasını tez-tez dəyişən maddələrdən biri də sudur.
Diaqramda üç əyri var: buxarlanma əyriləri, ərimə əyriləri və sublimasiya əyriləri.
Buxarlanma əyrisi maye və buxarın tarazlıqda olduğu nöqtələri göstərir. Maye və buxar formasının tarazlıqda olduğu nöqtə ərimə nöqtəsi, yəni qaynama nöqtəsi adlanır (ərimə nöqtəsi adlanır, çünki bu nöqtədə buxar əriyib suya çevrilə bilər. Qaynama nöqtəsi adlanır, çünki bu nöqtədə su qaynayıb buxara çevrilə bilər). Beləliklə, buxarlanma əyrisi əslində təzyiq (P) ilə qaynama nöqtəsi / ərimə temperaturu arasındakı əlaqəni göstərən bir qrafikdir. Görünür, təzyiq nə qədər kiçik olarsa, suyun qaynama nöqtəsinin temperaturu bir o qədər aşağı olar və ya təzyiq nə qədər yüksək olarsa, suyun qaynama nöqtəsinin temperaturu bir o qədər yüksək olar. 1 atm təzyiqdə suyun qaynama temperaturu 100 o C-dir. Əksinə, 218 atm təzyiqdə suyun qaynama temperaturu = 374 o C- dir.
218 atmosfer təzyiqi suyun kritik təzyiqi, 374 o C temperaturu isə suyun kritik temperaturu adlanır. Əgər buxar temperaturu 374 o C-dən aşağıdırsa, buxara 374 o C təzyiq verildikdə fazasını mayeyə çevirə bilər . Temperatur 218 o C -dən yüksəkdirsə, təzyiq buxarı mayeyə çevirə bilməz.
Ərimə əyrisi maye və bərk cisimlərin tarazlıqda olduğu nöqtələri göstərir. Maye və bərk cisimlərin tarazlıqda olduğu nöqtə ərimə nöqtəsi və ya donma nöqtəsi adlanır (ərimə nöqtəsi adlanır, çünki bu nöqtədə buz əriyib suya çevrilə bilər. Donma nöqtəsi adlanır, çünki bu nöqtədə su buza çevrilə bilər). Beləliklə, ərimə əyrisi təzyiq (P) ilə ərimə nöqtəsi və ya donma temperaturu arasındakı əlaqəni göstərən bir qrafikdir. 1 atmosfer təzyiqində suyun donma nöqtəsi (və ya buzun ərimə nöqtəsi) = 0 o C-dir. 218 atmosfer təzyiqindən fərqli olaraq, suyun donma nöqtəsi (və ya buzun ərimə nöqtəsi) 0 o C-dən azdır. Qeyd edək ki, 1 atmosfer təzyiqində, temperatur 0 o C ilə 100 o C arasında olduqda su maye halındadır. 1 atmosfer təzyiqində temperatur 0 o C-dən az olduqda su bərk cisimdədir və ya 1 atmosfer təzyiqində temperatur 100 o C- dən çox olduqda su buxardadır.
Sublimasiya əyrisi bərk cisimlərin və buxarın tarazlıqda olduğu nöqtələri göstərir 
Tarazlıq sublimasiya nöqtəsi adlanır. Beləliklə, sublimasiya əyrisi təzyiq (P) ilə sublimasiya nöqtəsinin temperaturu arasındakı əlaqəni göstərən bir qrafikdir. Sublimasiya, mayedən keçmədən bərk maddənin buxara çevrilməsi prosesidir. Adətən, sublimasiya yalnız aşağı təzyiqdə baş verir. Buz yalnız temperatur 0.01-dən az olduqda sublimasiya edə bilər. oC və təzyiq 0.006 atm-dan azdır. Üç əyrinin kəsişdiyi nöqtə üçqat nöqtə adlanır.
Aşağıda karbon qazının faza diaqramı verilmişdir. Qeyd edək ki, su faza diaqramındakı və karbon qazının faza diaqramındakı miqyas xətti deyil.
