Mutationes Materiales in Statu Temperaturae Criticae Punctum Triplicem
In disputatione de lege gasorum idealium, explicatum est legem gasorum idealium accurate describere mores gasorum realium tantum cum pressio et densitas gasorum realium non sunt nimis altae. Si pressio et densitas gasorum realium satis magnae sunt, lex gasorum idealium resultatus falsos producit. Hoc etiam verum est cum temperatura gasorum realis ad punctum ebullitionis appropinquat.
Hoc revera ad interactiones quae inter moleculas gasis reales fiunt pertinet. Pressio gasis inverse proportionalis est volumini gasis. Cum pressio gasis satis alta est, volumen gasis minus fit. Quia volumen gasis parvum est, distantia inter moleculas gasis propius fit. Cum distantia inter moleculas propius est, moleculae se invicem attrahunt. Simile est cum frustum ferri prope magnetem adducis. Si distantia inter magnetem et ferrum satis longa est, magnes ferrum attrahere non potest. Sed si distantia inter magnetem et ferrum prope est, ferrum propius trahitur.
Ita moleculae gasorum in exemplo supra sicut magnetes et ferrum se gerunt... Cum distantia inter moleculas satis propinqua est, moleculae inter se attrahunt. Praesentia virium attractivarum facit ut distantia inter moleculas propius fiat (volumen gasorum minus fit). Hoc plerumque fit cum pressio gasorum satis magna est (pressio alta, volumen parvum. Volumen parvum, distantia inter moleculas propius fit). Ergo, lex gasorum idealium non dat resultatus accuratos cum pressio et densitas gasorum realium satis magnae sunt.
Diagramma Pressionis contra Volumen
Ut problema supra scriptum melius intelligamus, diagramma inspiciamus quod relationem inter pressionem et volumen gasis ostendit. Curvae 1, 2, 3, et 4 mores eiusdem gasis ad diversas temperaturas ostendunt. Temperatura gasis in curva 1 monstrati altior est quam curva 2. Temperatura gasis in curva 2 monstrati altior est quam curva 3. Temperatura gasis in curva 3 monstrati altior est quam curva 4. Curva est linea obliqua in medio diagrammatis. Temperatura gasis semper constans manet, solae mutationes sunt pressio (P) et volumen (V) gasis.
Secundum legem gasorum idealium, linea ab 1 incipiens ad 1 terminari debet. Similiter, linea a 2 incipiens ad 2 terminari debet. Realitas quam gases reales experta praedictionibus legis gasorum idealium non congruit. Cum pressio gasorum satis alta est, volumen gasorum minus fit et a praedictionibus legis gasorum idealium deviat (confer curvas 1 et 2). Magnitudo deviationis in volumine gasorum etiam a temperatura pendet. Si temperatura gasorum inferior est et prope punctum liquefactionis, quod etiam punctum ebullitionis appellatur (punctum b), gas plerumque maiorem deviationem in volumine experitur comparatum cum temperatura altior est (confer curvas 1, 2, 3, et 4). Hoc a viribus attractivis inter moleculas gasorum afficitur, ut antea explicatum est.
Curva 3 in diagramma supra ostendit quomodo substantia ad temperaturam criticam se gerat. Punctum c, per quod curva 3 transit, punctum criticum appellatur. Temperaturis altioribus quam temperatura critica, gas in liquidum mutari non potest, etiam si pressio altissima adhibeatur (confer cum curvis 2 et 1). Pressio adhibenda tantum volumen gasis minuit, sed non potest illud in liquidum mutare. Contra, temperaturis inferioribus quam temperatura critica, gas in liquidum mutabitur si certa pressio adhibeatur (confer cum curva 3). Quantitas pressionis quae gas in liquidum ad temperaturam criticam mutare potest, pressio critica appellatur. Quaeque substantia temperaturam criticam et pressionem criticam diversas habet.
Curva quarta in diagramma supra processum mutationis a gaso in liquidum ostendit. Area umbrosa (monti similis) est area ubi phases gasi et liquidi in aequilibrio sunt. Initio, volumen gasi satis magnum est. Postquam pressio gasi augetur, volumen gasi minus fit donec ad punctum b pervenitur (punctum b est punctum liquefactionis, etiam punctum ebullitionis appellatum). Cum ad punctum b pervenit, gas in liquidum mutari incipit. Dum processum mutationis a gaso in liquidum (a puncto b ad punctum a), volumen substantiae minus fit, quamvis nulla pressio augeatur (linea recta notata). Ad punctum a, omne gas in liquidum mutatum est. Postquam ad punctum a perventum est, pressio in substantia augenda tantum mutationem voluminis minimam efficit (forma curvae valde praerupta notata).
In vita cotidiana, saepe utimur terminis "vapor" et "gas". Exempli gratia, "vapor aquae" vel "gas nitrogenii". Vaporem aquae "gas aquae" fere numquam appellamus, quamquam vapor aquae revera forma gaseosa aquae est. Idem valet de nitrogenio, oxygenio, etc. Nitrogenium vel oxygenium vulgo "gases" appellantur. Gas et vapor significationes diversas habent. Si status gaseosus substantiae infra temperaturam criticam substantiae est, tunc eam vaporem vocamus. Contra, si status gaseosus substantiae supra temperaturam criticam substantiae est, tunc eam gas vocamus.
Diagramma Pressionis contra Temperaturam (Diagramma Phasium)
Antehac, mores substantiarum per diagramma Pressionis contra Volumen explicavimus. Praeter usum diagrammatis PV, mores substantiarum per diagrammam Pressionis (P) contra Temperaturam (T) explicari possunt. Diagramma PT vulgo diagramma phasium appellatur. Diagramma phasium appellatur quia ad comparandas phases, seu status, substantiae adhibetur. Una substantia quae frequenter mutationes status subit est aqua.
Tres curvae in diagramma sunt, scilicet curva evaporationis, curva liquefactionis, et curva sublimationis.
Curva evaporationis puncta ostendit ubi liquor et vapor in aequilibrio sunt. Punctum ubi liquor et vapor in aequilibrio sunt punctum liquefactionis vel punctum ebullitionis appellatur (Punctum liquefactionis appellatur quia hoc loco vapor liquescere et in aquam mutari potest. Punctum ebullitionis appellatur quia hoc loco aqua fervere et in vaporem mutari potest). Ergo, curva evaporationis revera graphum est quod relationem inter pressionem (P) et punctum ebullitionis/temperaturam puncti liquefactionis indicat. Videtur quo minor pressio, eo inferius punctum ebullitionis aquae, vel quo maior pressio, eo altior punctum ebullitionis aquae. Ad pressionem 1 atm, punctum ebullitionis aquae = 100 ° C. Contra, ad pressionem 218 atm, punctum ebullitionis aquae = 374 ° C.
Pressio 218 atm etiam pressio critica aquae appellatur, dum temperatura 374 ° C etiam temperatura critica aquae appellatur. Si temperatura vaporis minor quam 374 ° C est, vapor in liquidum mutari potest si pressio 374 ° C ei datur. Nulla quantitas pressionis vaporem in liquidum mutare potest si temperatura maior quam 218 ° C est.
Curva liquefactionis puncta ostendit ubi status liquidus et solidus in aequilibrio sunt. Punctum ubi status liquidus et solidus in aequilibrio sunt punctum liquefactionis vel punctum congelationis appellatur (Punctum liquefactionis appellatur quia hoc loco glacies in aquam liquescere potest. Punctum congelationis appellatur quia hoc loco aqua in glaciem congelare potest). Ergo, curva liquefactionis revera graphum est quod relationem inter pressionem (P) et punctum liquefactionis vel temperaturam puncti congelationis ostendit. Ad pressionem 1 atm, punctum congelationis aquae (vel punctum liquefactionis glaciei) = 0. oC. Contra, ad pressionem 218 atm, punctum congelationis aquae (vel punctum liquefactionis glaciei) minus est quam 0. oC. Nota bene, sub pressione 1 atm, aquam in forma liquida esse si temperatura inter 0 est. oC et 100 oC. Aqua in forma solida est si, sub pressione 1 atm, temperatura minor est quam 0. oC vel aqua in forma vaporis est si, ad pressionem 1 atm, temperatura plus quam 100 est. oC.
Curva sublimationis puncta ostendit ubi solidum et vapor in aequilibrio sunt. Punctum ubi solidum et vapor in aequilibrio sunt punctum sublimationis appellatur. Ergo, curva sublimationis revera graphum est quod relationem inter pressionem (P) et temperaturam puncti sublimationis ostendit... Sublimatio est processus mutandi statum solidum in vaporem, sine transeundo per statum liquidum... Solet sublimatio tantum ad pressiones humiles occurrere. Glacies sublimari potest tantum si temperatura minor quam 0,01 ° C et pressio minor quam 0,006 atm est. Punctum ubi tres curvae secant punctum triplum appellatur.
Infra diagramma phasium dioxidi carbonis est. Nota bene scalas in diagramma phasium aquae et diagramma phasium dioxidi carbonis non esse lineares.
