სტატია ფაზის კრიტიკული ტემპერატურის სამმაგი წერტილის ცვლილებების შესახებ
იდეალური აირის კანონის განხილვისას ახსნილი იყო, რომ იდეალური აირის კანონი რეალური აირის ქცევას ზუსტად მხოლოდ მაშინ აღწერს, როდესაც მისი წნევა და სიმკვრივე ძალიან დიდი არ არის. თუ წნევა და რეალური სიმკვრივე საკმარისად დიდია, იდეალური აირის კანონი არაზუსტ შედეგებს იძლევა, ანალოგიურად, როდესაც რეალური აირის ტემპერატურა დუღილის წერტილს უახლოვდება. ეს დაკავშირებულია რეალურ აირის მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედებასთან. აირის წნევა უკუპროპორციულია აირის მოცულობისა. როდესაც აირის წნევა საკმარისად დიდია, აირის მოცულობა მცირდება. იმის გამო, რომ აირის მოცულობა მცირეა, აირის მოლეკულებს შორის მანძილი მცირდება. როდესაც მოლეკულებს შორის მანძილი მცირდება, მოლეკულები ერთმანეთს იზიდავენ. ეს ჰგავს რკინის ნაჭერს მაგნიტზე დადებისას. თუ მაგნიტსა და რკინას შორის მანძილი საკმარისად დიდია, მაგნიტს არ შეუძლია რკინის მიზიდვა. მაგრამ თუ მაგნიტსა და რკინას შორის მანძილი ახლოსაა, რკინა უფრო ახლოს იზიდება.
ამგვარად, გაზის მოლეკულები მაგნიტის მსგავსად იქცევიან. როდესაც მოლეკულებს შორის მანძილი საკმარისად მცირეა, მოლეკულები ერთმანეთს ექაჩებიან. მიზიდვის ძალა იწვევს მოლეკულებს შორის მანძილის მიახლოებას (აირის მოცულობა მცირდება). როგორც წესი, ეს ხდება მაშინ, როდესაც გაზის წნევა საკმარისად დიდია (დიდი წნევა, მცირე მოცულობა. პატარა მოცულობა, მოლეკულებს შორის მანძილი უახლოვდება). ამიტომ, იდეალური გაზის კანონი ზუსტ შედეგებს არ იძლევა, როდესაც რეალური გაზის წნევა და სიმკვრივე დიდია.
წნევისა და მოცულობის დიაგრამა
ზემოთ მოცემული პრობლემის უკეთ გასაგებად, მოდით განვიხილოთ დიაგრამა, რომელიც ასახავს გაზის წნევასა და მოცულობას შორის დამოკიდებულებას. მრუდები 1, 2, 3 და 4 აჩვენებს გაზის ერთსა და იმავე ქცევას სხვადასხვა ტემპერატურაზე. მრუდ 1-ზე ნაჩვენები გაზის ტემპერატურა უფრო მაღალია, ვიდრე მრუდ 2-ზე. მრუდ 2-ზე ნაჩვენები გაზის ტემპერატურა უფრო მაღალია, ვიდრე მრუდ 3-ზე. მრუდ 3-ზე ნაჩვენები გაზის ტემპერატურა უფრო მაღალია, ვიდრე მრუდ 4-ზე. მრუდი არის დიაგრამის შუაში მოცემული ჭრილი. გაზის ტემპერატურა ყოველთვის ფიქსირებულია, რაც ცვლის მხოლოდ გაზის წნევას (P) და მოცულობას (V).
იდეალური აირის კანონის თანახმად, რიცხვი 1-დან დაწყებული ხაზი უნდა მთავრდებოდეს რიცხვ 1-ზე. ანალოგიურად, რიცხვი 2-დან დაწყებული ხაზი უნდა მთავრდებოდეს რიცხვ 2-ზე. რეალური აირის მიერ განცდილი რეალობა არ შეესაბამება იდეალური აირის კანონის პროგნოზს. როდესაც აირის წნევა საკმარისად დიდია, აირის მოცულობა მცირდება და გადახრილია იდეალური აირის კანონის პროგნოზიდან (შეადარეთ მრუდი 1 და მრუდი 2). აირის მოცულობითი გადახრის რაოდენობა ასევე დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. თუ აირის ტემპერატურა უფრო დაბალია და უახლოვდება დნობის წერტილს, ანუ დუღილის წერტილს (წერტილი b), აირი, როგორც წესი, განიცდის უფრო მნიშვნელოვან მოცულობით გადახრას, ვიდრე მაშინ, როდესაც ტემპერატურა უფრო მაღალია (შეადარეთ მრუდები 1, 2, 3 და 4). როგორც ადრე ავხსენით, ამაზე გავლენას ახდენს აირის მოლეკულებს შორის მიზიდულობის არსებობა.
ზემოთ მოცემულ დიაგრამაზე მრუდი 3 გვიჩვენებს ნივთიერების ქცევას მის კრიტიკულ ტემპერატურაზე. წერტილ c, რომელსაც მესამე მრუდი გაივლის, კრიტიკულ წერტილს ეწოდება. კრიტიკულ ტემპერატურაზე მაღალ ტემპერატურაზე, აირის ფორმა ვერ გადავა თხევად ფორმაში, მიუხედავად იმისა, რომ მას მნიშვნელოვანი წნევა აქვს (შეადარეთ მრუდი 2 და მრუდი 1). მოცემული წნევა მხოლოდ ამცირებს აირის მოცულობას, მაგრამ ვერ გარდაქმნის აირს თხევად ფორმაში. პირიქით, კრიტიკულ ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე, აირი გადავა თხევად ფორმაში, თუ მას აბსოლუტური წნევა ექნება (შეადარეთ მრუდი 3). წნევის რაოდენობას, რომელსაც შეუძლია აირის თხევად ფორმაში გადაქცევა კრიტიკულ ტემპერატურაზე, კრიტიკული წნევა ეწოდება. თითოეულ ნივთიერებას განსხვავებული კრიტიკული ტემპერატურა და კრიტიკული წნევა აქვს.
ზემოთ მოცემულ დიაგრამაზე მე-4 მრუდი ასახავს აირისებრი მდგომარეობიდან თხევად მდგომარეობაში გადასვლის პროცესს. დაჩრდილული არე (რომელიც მთას წააგავს) არის არე, სადაც აირი და სითხე წონასწორობაშია. თავდაპირველად, აირის მოცულობა დიდია. აირის წნევის გაზრდის შემდეგ, აირის მოცულობა მცირდება მანამ, სანამ არ მიაღწევს b წერტილს (წერტილი b არის დნობის წერტილი, იგივე დუღილის წერტილი). როდესაც ის მიაღწევს b წერტილს, აირი იწყებს თხევად მდგომარეობაში გადაქცევას. აირის თხევად მდგომარეობაში გადასვლის პროცესში (b წერტილიდან a წერტილში), ნივთიერების მოცულობა მცირდება, მიუხედავად იმისა, რომ წნევა არ იზრდება (მონიშნულია სწორი ხაზით). a წერტილში ყველა აირი თხევად მდგომარეობაშია. a წერტილში ჩასვლის შემდეგ, ნივთიერებაზე წნევის დამატება იწვევს მხოლოდ მოცულობის მინიმალურ ცვლილებას (მონიშნულია ძალიან ციცაბო მრუდით).
ყოველდღიურ ცხოვრებაში ხშირად ვიყენებთ ტერმინებს „ორთქლი“ და „აირი“. მაგალითად, წყლის ორთქლი ან აირი აზოტი. წყლის ორთქლს თითქმის არასდროს ვუწოდებთ წყლის აირს, მიუხედავად იმისა, რომ წყლის ორთქლი წყლის აირია. ანალოგიურად, აზოტის, ჟანგბადის და ა.შ. შემთხვევაში, აზოტს ან ჟანგბადს ჩვეულებრივ აირად მოიხსენიებენ. აირს და ორთქლს სხვადასხვა მნიშვნელობა აქვთ. თუ ნივთიერებიდან მიღებული აირი მასალის კრიტიკულ ტემპერატურაზე დაბალია, მაშინ მას ორთქლს ვუწოდებთ. პირიქით, თუ ნივთიერებიდან მიღებული აირი ნივთიერების კრიტიკულ ტემპერატურაზე მაღალია, მაშინ მას აირადს ვუწოდებთ.
წნევისა და ტემპერატურის დიაგრამა (ფაზური დიაგრამა)
ნივთიერებათა ქცევა ადრე აღწერილი იყო წნევისა და მოცულობის დიაგრამის გამოყენებით. PV დიაგრამის გამოყენების გარდა, ნივთიერებათა ქცევა შეიძლება აიხსნას წნევის (P) და ტემპერატურის (T) დიაგრამის გამოყენებით. PT დიაგრამებს ჩვეულებრივ ფაზურ დიაგრამებს უწოდებენ. ფაზურ დიაგრამას იმიტომ უწოდებენ, რომ ეს დიაგრამა გამოიყენება ნივთიერების ფაზების შესადარებლად. ერთ-ერთი ნივთიერება, რომელიც ხშირად იცვლის ფაზას, არის წყალი.
დიაგრამაზე სამი მრუდია: აორთქლების მრუდები, დნობის მრუდები და სუბლიმაციის მრუდები.
აორთქლების მრუდი გვიჩვენებს წერტილებს, სადაც სითხე და ორთქლი წონასწორობაშია. წერტილს, სადაც სითხე და ორთქლი წონასწორობაშია, ეწოდება დნობის წერტილი, იგივე დუღილის წერტილი (დნობის წერტილი ეწოდება, რადგან ამ ეტაპზე ორთქლს შეუძლია დნება და წყლად გარდაიქმნას. დუღილის წერტილი ეწოდება, რადგან ამ ეტაპზე წყალს შეუძლია ადუღება და ორთქლად გარდაქმნა). ამრიგად, აორთქლების მრუდი სინამდვილეში არის გრაფიკი, რომელიც ასახავს წნევას (P) და დუღილის წერტილს/დნობის ტემპერატურას შორის დამოკიდებულებას. როგორც ჩანს, რაც უფრო დაბალია წნევა, მით უფრო დაბალია წყლის დუღილის წერტილის ტემპერატურა, ან რაც უფრო მაღალია წნევა, მით უფრო მაღალია წყლის დუღილის წერტილის ტემპერატურა. 1 ატმ წნევის დროს წყლის დუღილის წერტილის ტემპერატურა 100 ° C-ია. პირიქით, 218 ატმ წნევის დროს წყლის დუღილის წერტილის ტემპერატურა = 374 ° C.
218 ატმოსფეროს წნევას ასევე წყლის კრიტიკულ წნევას უწოდებენ, ხოლო 374 ° C ტემპერატურას - წყლის კრიტიკულ ტემპერატურას. თუ ორთქლის ტემპერატურა 374 ° C-ზე ნაკლებია, მაშინ ორთქლს შეუძლია ფაზის შეცვლა თხევად მდგომარეობაში, თუ მას 374 ° C წნევა ექნება. წნევას არ შეუძლია ორთქლის თხევად მდგომარეობაში გადაქცევა, თუ ტემპერატურა 218 ° C- ზე მაღალია.
დნობის მრუდი გვიჩვენებს წერტილებს, სადაც სითხე და მყარი სხეული წონასწორობაშია. წერტილს, სადაც სითხე და მყარი სხეული წონასწორობაშია, ეწოდება დნობის წერტილი ან გაყინვის წერტილი (ეწოდება დნობის წერტილი, რადგან ამ ეტაპზე ყინული შეიძლება წყალში დნება. ეწოდება გაყინვის წერტილი, რადგან ამ ეტაპზე წყალს შეუძლია ყინულში გაყინვა). ამრიგად, დნობის მრუდი არის გრაფიკი, რომელიც ასახავს წნევას (P) და დნობის წერტილს ან გაყინვის ტემპერატურას შორის დამოკიდებულებას. 1 ატმ წნევის დროს, წყლის გაყინვის წერტილი (ანუ ყინულის დნობის წერტილი) = 0 ° C. 218 ატმ წნევისგან განსხვავებით, წყლის გაყინვის წერტილი (ანუ ყინულის დნობის წერტილი) 0 ° C-ზე ნაკლებია. გაითვალისწინეთ, რომ 1 ატმ წნევის დროს, წყალი სითხეშია, თუ ტემპერატურა 0°C-დან 100 ° C-მდეა. წყალი მყარ სხეულშია, თუ 1 ატმ წნევის დროს ტემპერატურა 0 ° C- ზე ნაკლებია ან წყალი ორთქლშია, თუ 1 ატმ წნევის დროს ტემპერატურა 100 ° C- ს აღემატება.
სუბლიმაციის მრუდი გვიჩვენებს წერტილებს, სადაც მყარი და ორთქლი წონასწორობაშია. 
წონასწორობას სუბლიმაციის წერტილი ეწოდება. ამრიგად, სუბლიმაციის მრუდი არის გრაფიკი, რომელიც ასახავს წნევას (P) და სუბლიმაციის წერტილის ტემპერატურას შორის დამოკიდებულებას. სუბლიმაცია არის მყარი სხეულის ორთქლად გადაქცევის პროცესი, სითხეში გავლის გარეშე. ჩვეულებრივ, სუბლიმაცია მხოლოდ დაბალი წნევის დროს ხდება. ყინულის სუბლიმაცია შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ტემპერატურა 0.01-ზე ნაკლებია. oC და წნევა 0.006 ატმ-ზე ნაკლებია. წერტილს, სადაც სამი მრუდი იკვეთება, სამმაგი წერტილი ეწოდება.
ქვემოთ მოცემულია ნახშირორჟანგის ფაზური დიაგრამა. გაითვალისწინეთ, რომ წყლის ფაზურ დიაგრამაზე და ნახშირორჟანგის ფაზურ დიაგრამაზე მასშტაბები წრფივი არ არის.
