Artikolo pri ŝanĝoj de fazo Kritika temperaturo Triobla punkto
En la diskuto pri la leĝo de idealaj gasoj, oni klarigis, ke la leĝo de idealaj gasoj precize priskribas la konduton de reala gaso nur kiam la premo kaj denseco de la reala gaso ne estas tro grandaj. Se la premo kaj la denseco de la reala gaso estas sufiĉe grandaj, la leĝo de idealaj gasoj donas malprecizajn rezultojn, simile kiam la temperaturo de la reala gaso alproksimiĝas al la bolpunkto. Ĉi tio rilatas al la interagoj, kiuj okazas inter realaj gasmolekuloj. La gaspremo estas inverse proporcia al la gasvolumeno. Kiam la gaspremo estas sufiĉe granda, la gasvolumeno fariĝas pli malgranda. Ĉar la gasvolumeno estas malalta, la distanco inter la gasmolekuloj fariĝas pli proksima. Kiam la distanco inter la molekuloj fariĝas pli proksima, la molekuloj altiras unu la alian. Estas simile al tio, kiam oni metas pecon da fero sur magneton. Se la distanco inter la magneto kaj fero estas sufiĉe granda, la magneto ne povas tiri feron. Sed se la distanco inter la magneto kaj fero estas malgranda, fero estas tirata pli proksimen.
Do gasmolekuloj kondutas kiel magneto. Kiam la distanco inter molekuloj estas sufiĉe proksima, la molekuloj tiras unu kontraŭ la alia. La tira forto kaŭzas, ke la distanco inter molekuloj pli proksimiĝas (la gasvolumeno malpligrandiĝas). Kutime, tio okazas kiam la gaspremo estas sufiĉe granda (granda premo, malalta volumeno. Malgranda volumeno, la distanco inter molekuloj pli proksimiĝas). Tial, la ideala gasleĝo ne donas precizajn rezultojn kiam la premo kaj denseco de la reala gaso estas grandaj.
Diagramo de Premo kontraŭ Premo-Volumeno
Por pli bone kompreni la supran problemon, ni reviziu la diagramon, kiu prezentas la rilaton inter gaspremo kaj volumeno. Kurboj 1, 2, 3 kaj 4 montras la saman gaskonduton ĉe malsamaj temperaturoj. La gastemperaturo montrita en kurbo 1 estas pli alta ol kurbo 2. La gastemperaturo montrita en kurbo 2 estas pli alta ol kurbo 3. La gastemperaturo montrita en kurbo 3 estas pli alta ol kurbo 4. La kurbo estas la oblikva streko meze de la diagramo. La gastemperaturo estas ĉiam fiksita, kio ŝanĝas nur la premon (P) kaj la volumenon (V) de la gaso.
Laŭ la leĝo de ideala gaso, la linio komenciĝanta de numero 1 devas finiĝi ĉe numero 1. Simile, la linio komenciĝanta de numero 2 devas ĉesi ĉe numero 2. La realo spertata de reala gaso ne estas laŭ la prognozo de la leĝo de ideala gaso. Kiam la gaspremo estas sufiĉe granda, la gasvolumeno fariĝas pli malgranda kaj devias de la prognozo de la leĝo de ideala gaso (komparu kun kurbo 1 kaj kurbo 2). La kvanto de la devio de la gasvolumeno ankaŭ dependas de la temperaturo. Se la temperaturo de la gaso estas pli malalta kaj alproksimiĝas al la fandopunkto, ankaŭ konata kiel la bolpunkto (punkto b), la gaso kutime spertas pli signifan volumendevion ol kiam la temperaturo estas pli alta (komparu kurbojn 1, 2, 3 kaj 4). Influite de la ĉeesto de altiro inter la gasmolekuloj, kiel klarigite antaŭe.
La kurbo 3 en la supra diagramo montras la konduton de substanco ĉe ĝia kritika temperaturo. La punkto c, trapasita de kurbo tri, nomiĝas kritika punkto. Ĉe temperaturoj pli altaj ol la kritika temperaturo, la formo de gaso ne povas ŝanĝiĝi al likva formo, eĉ se ĝi ricevas konsiderindan premon (komparu kun kurbo 2 kaj kurbo 1). La donita premo nur malpligrandigas la gasvolumenon, sed ne povas konverti la gason al likvaĵo. Male, ĉe temperaturoj pli malaltaj ol la kritika temperaturo, la gaso ŝanĝiĝos al likvaĵo se ĝi ricevas absolutan premon (komparu kun kurbo 3). La kvanto de premo, kiu povas transformi la gason al likvaĵo ĉe kritika temperaturo, estas konata kiel la kritika premo. Ĉiu substanco havas malsaman kritikan temperaturon kaj kritikan premon.
La kurbo 4 en la supra diagramo montras la procezon de ŝanĝo de gaso al likvaĵo. La ombrita areo (simila al monto) estas areo kie gaso kaj likvaĵo estas en ekvilibro. Komence, la gasvolumeno estas granda. Post kiam la gaspremo pliiĝas, la gasvolumeno fariĝas pli malgranda ĝis ĝi atingas punkton b (punkto b estas la fandopunkto, ankaŭ konata kiel la bolpunkto). Kiam ĝi alvenas al punkto b, la gaso komencas transformiĝi en likvaĵon. Dum la procezo de ŝanĝo de la gaso al likvaĵo (de punkto b al punkto a), la volumeno de la substanco fariĝas pli malgranda, kvankam ne estas pliiĝo de premo (markita per rekta linio). Ĉe punkto a, ĉiuj gasoj transformiĝis en likvaĵon. Post alveno al punkto a, aldono de premo al la substanco rezultas nur en minimuma volumenoŝanĝo (markita per tre kruta kurbo).
En ĉiutaga vivo, ni ofte uzas la terminojn vaporo kaj gaso. Ekzemple, akva vaporo aŭ nitrogena gaso. Ni apenaŭ iam nomas akvan vaporon akvogaso, kvankam akva vaporo estas gaso el akvo. Simile kun nitrogeno, oksigeno, ktp. Nitrogeno aŭ oksigeno estas ofte nomata gaso. Gaso kaj vaporo havas malsamajn signifojn. Se la gaso el substanco estas sub la kritika temperaturo de la materialo, tiam ni nomas ĝin vaporo. Male, se la gaso el substanco estas super la kritika temperaturo de la substanco, tiam ni nomas ĝin gaso.
Diagramo de premo kontraŭ temperaturo (fazodiagramo)
Antaŭe priskribis la konduton de substancoj, uzante diagramon de premo kontraŭ volumeno. Aldone al uzado de la PV-diagramo, la konduto de substancoj povas esti klarigita uzante la diagramon de premo (P) kontraŭ temperaturo (T). PT-diagramoj estas ofte nomataj fazodiagramoj. Nomata fazodiagramo ĉar ĉi tiu diagramo estas uzata por kompari la fazojn de substanco. Unu el la substancoj, kiu ofte ŝanĝas fazon, estas akvo.
Sur la diagramo estas tri kurboj, nome vaporiĝkurboj, fandkurboj kaj sublimadkurboj.
La vaporiĝkurbo montras la punktojn kie la likvaĵo kaj vaporo estas en ekvilibro. La punkto kie la likvaĵo kaj vaporo formiĝas estas en ekvilibro nomiĝas la fandopunkto, ankaŭ konata kiel bolpunkto (nomata la fandopunkto ĉar je ĉi tiu punkto vaporo povas fandiĝi kaj ŝanĝiĝi al akvo. Nomata la bolpunkto ĉar je ĉi tiu punkto akvo povas boli kaj transformiĝi al vaporo). Tiel, la vaporiĝkurbo fakte estas grafikaĵo kiu montras la rilaton inter premo (P) kaj bolpunkto / fandotemperaturo. Ŝajnas ke ju pli malgranda la premo, des pli malalta la temperaturo de la bolpunkto de la akvo, aŭ ju pli alta la premo, des pli alta la temperaturo de la bolpunkto de la akvo. Ĉe premo de 1 atmosfero, la bolpunkta temperaturo de la akvo estas 100 ° C. Male, ĉe premo de 218 atmosfero, la bolpunkta temperaturo de akvo estas 374 ° C.
Premo de 218 atmosferoj ankaŭ nomiĝas la kritika premo de akvo, dum temperaturo de 374 ° C ankaŭ nomiĝas la kritika temperaturo de akvo. Se la vaportemperaturo estas malpli ol 374 ° C, tiam vaporo povas ŝanĝi sian fazon al likvaĵo se ĝi ricevas premon de 374 ° C. Premo ne povas transformi la vaporon en likvaĵon se la temperaturo estas pli alta ol 218 ° C.
La fandokurbo montras la punktojn kie la likvaĵo kaj solido estas en ekvilibro. La punkto kie likvaĵo kaj solido estas en ekvilibro nomiĝas la fandopunkto aŭ frostpunkto (nomata la fandopunkto ĉar je ĉi tiu punkto glacio povas fandiĝi en akvon. Nomata frostpunkto ĉar, je ĉi tiu punkto, akvo povas frostiĝi en glacion). Tiel, la fandokurbo estas grafikaĵo kiu deklaras la rilaton inter premo (P) kaj fandopunkto aŭ frosttemperaturo. Ĉe premo de 1 atmosfero, la frostpunkto de akvo (aŭ la fandopunkto de glacio) = 0 ° C. Kontraste al la premo de 218 atmosferoj, la frostpunkto de akvo (aŭ fandopunkto de glacio) estas malpli ol 0 ° C. Notu ke ĉe premo de 1 atmosfero, akvo estas en likvaĵo se la temperaturo estas inter 0 °C kaj 100 ° C. Akvo estas en la solido se, ĉe premo de 1 atmosfero, la temperaturo estas malpli ol 0 ° C aŭ akvo estas en la vaporo se, ĉe premo de 1 atmosfero, la temperaturo superas 100 ° C.
La sublima kurbo montras la punktojn kie solido kaj vaporo estas en ekvilibro 
ekvilibro nomiĝas la sublimacia punkto. Tiel, la sublimacia kurbo estas grafikaĵo kiu montras la rilaton inter premo (P) kaj temperaturo de la sublimacia punkto. Sublimado estas la procezo ŝanĝi solidon en vaporon, sen trapasi likvaĵon. Kutime, sublimado okazas nur je malalta premo. Glacio povas sublimiĝi nur se la temperaturo estas malpli ol 0.01 oC kaj la premo estas malpli ol 0.006 atmosferoj. La punkto kie la tri kurboj intersekcas nomiĝas la triobla punkto.
Jen sube estas fazodiagramo por karbondioksido. Notu, ke la skalo sur la fazodiagramo de akvo kaj la fazodiagramo de karbondioksido ne estas lineara.
