Фазаның өзгеруі туралы мақала Критикалық температура Үштік нүкте
Идеал газ заңын талқылауда идеал газ заңы нақты газдың қысымы мен тығыздығы тым үлкен болмаған кезде ғана нақты газдың әрекетін дәл сипаттайтыны түсіндірілді. Егер қысым мен нақты газ тығыздығы жеткілікті үлкен болса, идеал газ заңы дәл емес нәтижелер береді, сол сияқты нақты газдың температурасы қайнау температурасына жақындағанда. Бұл нақты газ молекулалары арасында болатын өзара әрекеттесулерге байланысты. Газ қысымы газ көлеміне кері пропорционалды. Газ қысымы жеткілікті үлкен болған кезде, газ көлемі кішірейеді. Газ көлемі төмен болғандықтан, газ молекулалары арасындағы қашықтық жақындайды. Молекулалар арасындағы қашықтық жақындаған кезде, молекулалар бір-біріне тартылады. Бұл магнитке темір кесегін қойғандай. Егер магнит пен темір арасындағы қашықтық жеткілікті алыс болса, магнит темірді тарта алмайды. Бірақ егер магнит пен темір арасындағы қашықтық жақын болса, темір жақындайды.
Сонымен, газ молекулалары магнит сияқты әрекет етеді. Молекулалар арасындағы қашықтық жеткілікті жақын болған кезде, молекулалар бір-біріне тартылады. Тарту күші молекулалар арасындағы қашықтықтың жақындауына әкеледі (газ көлемі кішірейеді). Әдетте, бұл газ қысымы жеткілікті үлкен болған кезде болады (үлкен қысым, төмен көлем. Кішкентай көлем, молекулалар арасындағы қашықтық жақындайды). Сондықтан, нақты газдың қысымы мен тығыздығы үлкен болған кезде идеалды газ заңы дәл нәтиже бермейді.
Қысым мен қысым көлемінің диаграммасы
Жоғарыдағы мәселені жақсырақ түсіну үшін газ қысымы мен көлемі арасындағы байланысты көрсететін диаграмманы қарастырайық. 1, 2, 3 және 4 қисықтары әртүрлі температурада газдың бірдей әрекетін көрсетеді. 1-қисықта көрсетілген газ температурасы 2-қисықтан жоғары. 2-қисықта көрсетілген газ температурасы 3-қисықтан жоғары. 3-қисықта көрсетілген газ температурасы 4-қисықтан жоғары. Қисық - диаграмманың ортасындағы қиғаш сызық. Газ температурасы әрқашан тұрақты, бұл тек газдың қысымын (P) және көлемін (V) өзгертеді.
Идеал газ заңына сәйкес, 1 санынан басталатын сызық 1 санымен аяқталуы керек. Сол сияқты, 2 санынан басталатын сызық 2 санына тоқтауы керек. Нақты газдың бастан кешіретін шындығы идеал газ заңының болжамымен сәйкес келмейді. Газ қысымы жеткілікті үлкен болған кезде, газ көлемі кішірейеді және идеал газ заңының болжамынан ауытқиды (1-қисық және 2-қисықпен салыстырыңыз). Газ көлемінің ауытқу мөлшері температураға да байланысты. Егер газдың температурасы төмен болса және балқу температурасына, яғни қайнау температурасына (b нүктесіне) жақындаса, газ әдетте температура жоғары болған кездегіге қарағанда айтарлықтай көлемдік ауытқуды бастан кешіреді (1, 2, 3 және 4 қисықтарды салыстырыңыз). Бұрын түсіндірілгендей, газ молекулалары арасындағы тартылыс күшінің әсерінен.
Жоғарыдағы диаграммадағы 3-қисық заттың сыни температурадағы мінез-құлқын көрсетеді. Үшінші қисықтан өтетін c нүктесі сыни нүкте деп аталады. Сыни температурадан жоғары температурада газдың түрі айтарлықтай қысым берілгенімен, сұйық түрге өзгере алмайды (2-қисық және 1-қисықпен салыстырыңыз). Берілген қысым тек газ көлемін кішірейтеді, бірақ газды сұйықтыққа айналдыра алмайды. Керісінше, сыни температурадан төмен температурада абсолютті қысым берілгенде газ сұйыққа өзгереді (3-қисықпен салыстырыңыз). Сыни температурада газды сұйықтыққа айналдыра алатын қысым мөлшері сыни қысым деп аталады. Әрбір заттың әртүрлі сыни температурасы және сыни қысымы бар.
Жоғарыдағы диаграммадағы 4-қисық газ күйінен сұйықтыққа ауысу процесін көрсетеді. Көлеңкелі аймақ (тауға ұқсайтын) - газ бен сұйықтық тепе-теңдікте болатын аймақ. Алдымен газ көлемі үлкен болады. Газ қысымы артқаннан кейін, газ көлемі b нүктесіне жеткенше кішірейеді (b нүктесі - балқу температурасы, яғни қайнау температурасы). Ол b нүктесіне жеткенде, газ сұйықтыққа айнала бастайды. Газды сұйықтыққа ауыстыру процесінде (b нүктесінен a нүктесіне дейін), қысымның жоғарылауы болмаса да (түзу сызықпен белгіленген), заттың көлемі кішірейеді. a нүктесінде барлық газдар сұйықтыққа айналады. a нүктесіне жеткеннен кейін затқа қысым қосу тек минималды көлем өзгерісіне әкеледі (өте тік қисықпен белгіленген).
Күнделікті өмірде біз бу және газ терминдерін жиі қолданамыз. Мысалы, су буы немесе азот газы. Су буы судан шыққан газ болса да, біз су буын сирек су газы деп атаймыз. Азот, оттегі және т.б. сияқты. Азот немесе оттегі әдетте газ деп аталады. Газ бен будың әртүрлі мағыналары бар. Егер заттан шыққан газ материалдың критикалық температурасынан төмен болса, онда біз оны бу деп атаймыз. Керісінше, егер заттан шыққан газ заттың критикалық температурасынан жоғары болса, онда біз оны газ деп атаймыз.
Қысым мен температураның диаграммасы (фазалық диаграмма)
Бұрын қысым мен көлем диаграммасын пайдаланып заттардың әрекеті сипатталған. PV диаграммасын пайдаланумен қатар, заттардың әрекетін қысым (P) мен температура (T) диаграммасын пайдаланып түсіндіруге болады. PT диаграммалары әдетте фазалық диаграммалар деп аталады. Бұл диаграмма заттың фазаларын салыстыру үшін қолданылатындықтан, фазалық диаграмма деп аталады. Фазасын жиі өзгертетін заттардың бірі - су.
Диаграммада үш қисық бар: булану қисықтары, балқу қисықтары және сублимация қисықтары.
Булану қисығы сұйықтық пен будың тепе-теңдікте болатын нүктелерін көрсетеді. Сұйықтық пен бу формасының тепе-теңдікте болатын нүктесі балқу температурасы, яғни қайнау температурасы деп аталады (балқу температурасы деп аталады, себебі бұл кезде бу еріп, суға айналуы мүмкін. Қайнау температурасы деп аталады, себебі бұл кезде су қайнап, буға айналуы мүмкін). Осылайша, булану қисығы шын мәнінде, қысым (P) мен қайнау температурасы/балқу температурасы арасындағы байланысты көрсететін график. Қысым неғұрлым төмен болса, судың қайнау температурасы соғұрлым төмен болады немесе қысым неғұрлым жоғары болса, судың қайнау температурасы соғұрлым жоғары болады. 1 атм қысымда судың қайнау температурасы 100-ге тең. oC. Керісінше, 218 атм қысымда судың қайнау температурасы = 374 oC.
218 атмосфералық қысым судың критикалық қысымы деп те аталады, ал температура 374 градус oC судың критикалық температурасы деп те аталады. Егер бу температурасы 374-тен төмен болса oC болса, онда буға 374 қысым берілсе, фазасын сұйыққа өзгерте алады. oC. Температура 218 градустан жоғары болса, қысым буды сұйықтыққа айналдыра алмайды oC.
Балқу қисығы сұйық пен қатты дененің тепе-теңдікте болатын нүктелерін көрсетеді. Сұйық пен қатты дененің тепе-теңдікте болатын нүктесі балқу температурасы немесе қату температурасы деп аталады (балқу температурасы деп аталады, себебі бұл кезде мұз суға айналуы мүмкін. Қату температурасы деп аталады, себебі бұл кезде су мұзға айналуы мүмкін). Осылайша, балқу қисығы қысым (P) мен балқу температурасы немесе қату температурасы арасындағы байланысты көрсететін график болып табылады. 1 атм қысымда судың қату температурасы (немесе мұздың балқу температурасы) = 0 oC. 218 атм қысымнан айырмашылығы, судың қату температурасы (немесе мұздың еру температурасы) 0-ден аз. oC. 1 атм қысымда, егер температура 0 oC мен 100 C аралығында болса, су сұйық күйде болатынын ескеріңіз. oC. Егер 1 атм қысымда температура 0-ден төмен болса, су қатты денеде болады oЕгер 1 атм қысымда температура 100 градустан асса, буда C немесе су бар. oC.
Сублимация қисығы қатты денелер мен будың тепе-теңдікте болатын нүктелерін көрсетеді 
Тепе-теңдік сублимация нүктесі деп аталады. Осылайша, сублимация қисығы - қысым (P) мен сублимация нүктесінің температурасы арасындағы байланысты көрсететін график. Сублимация - бұл қатты затты сұйықтық арқылы өтпей буға айналдыру процесі. Әдетте сублимация тек төмен қысымда жүреді. Мұз тек температура 0.01-ден төмен болған жағдайда ғана сублимациялана алады. oC және қысым 0.006 атм-нан аз. Үш қисықтың қиылысу нүктесі үштік нүкте деп аталады.
Төменде көмірқышқыл газының фазалық диаграммасы берілген. Су фазалық диаграммасындағы және көмірқышқыл газының фазалық диаграммасындағы масштаб сызықтық емес екенін ескеріңіз.
