Методические указания к лабораторным работам №1,2,3 для студентов физико-технического факультета Екатеринбург 1993 (стр. 2 из 16)
. (1.1)Ïðè òåìïåðàòóðàõ Ò>Òê (Ð>Pê) âåùåñòâî îäíîðîäíî, ïîâåðõíîñòü ðàçäåëà îòñóòñòâóåò. Ïðè òåìïåðàòóðàõ Ò<Òê (Ð<Ðê) âåùåñòâî íàõîäèòñÿ â îäíîôàçíîì èëè äâóõôàçíîì ñîñòîÿíèÿõ. Ñëåâà îò îáëàñòè, îãðàíè÷åííîé áèíîäàëüþ è êðèòè÷åñêîé èçîòåðìîé, ëåæèò îáëàñòü æèäêîé ôàçû, ñïðàâà - îáëàñòü ãàçîîáðàçíîé ôàçû.
Âíóòðè îáëàñòè, îãðàíè÷åííîé áèíîäàëüþ, îáû÷íî âå-ùåñòâî íàõîäèòñÿ â äâóõôàçíîì ñîñòîÿíèè æèäêîñòü - íàñû-ùåííûé ïàð. Ïåðåõîä èç æèäêîãî â ïàðîîáðàçíîå ñîñòîÿíèå ïðàêòè÷åñêè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðè Ð=const (ãîðèçîíòàëüíûé ó÷àñòîê 1-2 èçîòåðìû). Îäíàêî âîçìîæíû çäåñü ñîñòîÿíèÿ âåùåñòâà íà ó÷àñòêàõ èçîòåðìû 1-3 è 2-4, êîòîðûå íàçû-âàþòñÿ ìåòàñòàáèëüíûìè è çàêëþ÷åíû â îáëàñòè ìåæäó áè-íîäàëüþ I è ñïèíîäàëüþ II. Ìåòàñòàáèëüíûå ñîñòîÿíèÿ îäíîôàçíû è óñòîé÷èâû â îòñóòñòâèè âòîðîé ôàçû (1-3 - ïå-ðåãðåòàÿ æèäêîñòü, 2-4 - ïåðåîõëàæäåííûé ïàð).  îáëàñòè, çàêëþ÷åííîé âíóòðè ñïèíîäàëè, âåùåñòâî ñóùåñòâóåò òîëüêî â äâóõôàçíîì ñîñòîÿíèè - îáëàñòü íåóñòîé÷èâîãî îäíîôàçíîãî ñîñòîÿíèÿ âåùåñòâà.
Èññëåäîâàíèå êðèòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ âåùåñòâà è îïðå-äåëåíèå êðèòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ Òê, Ðê, Vê ÿâëÿåòñÿ òðóäî-åìêèì è ñëîæíûì ýêñïåðèìåíòîì.
Ðèñ.1.1.Äèàãðàììà ôàçîâîãî ðàâíîâåñèÿ æèäêîñòü-ïàð â êîîðäèíàòàõ Ð - V:I-áèíîäàëü, ãðàíèöà äâóõôàçíûõ ðàâíîâåñíûõ ñîñòîÿíèé ñèñòåìû; II - ñïèíîäàëü, ãåîìåòðè÷åñêîå ìåñòî ìàêñèìóìîâ (ñïðàâà) ìèíèìóìîâ (ñëåâà) èçîòåðì è ãðàíèöà, îòäåëÿþùàÿ îáëàñòü ìåòàñòàáèëüíûõ ñîñòîÿíèé îò íåóñòîé÷èâûõ (âíóòðè ñïèíîäàëè); Ê - êðèòè÷åñêàÿ òî÷êà; çàøòðèõîâàíà îáëàñòü ìåòàñòàáèëüíûõ ñîñòîÿíèé.
Ïåðâûå îïûòû ïî èçó÷åíèþ êðèòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ îò-íîñÿòñÿ ê 1822 ãîäó. Íàèáîëåå ïîäðîáíûå èññëåäîâàíèÿ êðèòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ è îïðåäåëåíèå êðèòè÷åñêèõ ïàðàìåò-ðîâ ðÿäà âåùåñòâ áûëè ïðîâåäåíû ïðîôåññîðîì Êèåâñêîãî óíèâåðñèòåòà Ì.Ï.Àâåíàðèóñîì è åãî ó÷åíèêàìè À.Íàäåæ-äèíûì, Â.Çàéîí÷åâñêèì è äp. (1870 ã.), ïðîôåññîðîì À.Ã.Ñòîëåòîâûì, àíãëèéñêèì ó÷åíûì Ò.Ýíäðþñîì (1869 ã.). Âàæíóþ ðîëü ñûãðàëè ðàáîòû Ä.È.Ìåíäåëååâà (1860 ã.), ïîêàçàâøåãî, ÷òî â êðèòè÷åñêîé òî÷êå ïîâåðõíîñòíîå íàòÿæåíèå æèäêîñòè îáðàùàåòñÿ â íóëü, è óêàçàâøåãî íà ñóùåñòâîâàíèå êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû Òê, íàçâàâ åå "òåìïåðàòóðîé àáñîëþòíîãî êèïåíèÿ".  íàñòîÿùåå âðåìÿ êðèòè÷åñêèå ÿâëåíèÿ
ñèñòåìàòè÷åñêè èññëåäóþòñÿ ðÿäîì îòå÷åñòâåííûõ è çàðóáåæíûõ ó÷åíûõ.
Ïåðåõîä ñèñòåìû æèäêîñòü-ïàð â êðèòè÷åñêîå ñîñòîÿíèå ìîæíî ïðîäåìîíñòðèðîâàòü îïûòîì Êàíüÿð äå ëà Òóðà (1822 ã.).  ñòåêëÿííóþ òðóáêó ââîäÿò æèäêîñòü, çàòåì òðóáêó çà-ïàèâàþò. Ïðè âåðòèêàëüíîì ðàñïîëîæåíèè òðóáêè ÷åòêî âèäíà ãðàíèöà ðàçäåëà ìåæäó æèäêîñòüþ è ïàðîì. Ïðè íàãðåâàíèè òðóáêè ïëîòíîñòü æèäêîñòè áëàãîäàðÿ òåïëîâîìó ðàñøèðåíèþ óìåíüøàåòñÿ, à ïëîòíîñòü ïàðà âîçðàñòàåò. Åñëè ïåðâîíà÷àëüíûå êîëè÷åñòâà æèäêîñòè è ïàðà âçÿòû òàêèì îáðàçîì, ÷òî óäåëüíûé îáúåì âñåé ñèñòåìû ðàâåí êðèòè÷å-ñêîìó Vê, òî ïðè äîñòèæåíèè êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû Òê ïëîòíîñòè æèäêîñòè è ïàðà ñòàíîâÿòñÿ ðàâíûìè äðóã äðóãó è ðàçëè÷èÿ â ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ ôàç èñ÷åçàþò. Ýòîò ìîìåíò îáíàðóæèâàåòñÿ ïóòåì íàáëþäåíèÿ çà ìåíèñêîì. Âíà÷àëå ïðè ïðèáëèæåíèè ê êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðå Òê ìåíèñê ñòàíî-âèòñÿ ïëîñêèì è ìåíåå îò÷åòëèâûì, çàòåì îí èñ÷åçàåò, à íà åãî ìåñòå ïîÿâëÿåòñÿ áåëåñîå îáëà÷êî, êîòîðîå ðàñïðî-ñòðàíÿåòñÿ êâåðõó è êíèçó. Ïðè äàëüíåéøåì ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû îáëà÷êî ïîëíîñòüþ èñ÷åçàåò.