P2.4.3 Temperatura krytyczna – Leybold

Temperatura krytyczna

Punkt krytyczny gazu rzeczywistego jest określany przez ciśnienie krytyczne pc,
gęstość krytyczną rc oraz temperaturę krytyczną TC. Poniżej temperatury krytycznej substancja jest gazowa dla wystarczająco wysokiej objętości molowej – nazywana jest parą – i jest cieczą przy wystarczająco małej objętości molowej. Pomiędzy tymi ekstremami istnieje mieszanina ciecz-para, w której składnik parowy zwiększa objętość molową.
Jako, że ciecz i para mają różne gęstości, są oddzielone w polu grawitacyjnym. Ze wzrostem temperatury gęstość cieczy maleje a gęstość pary rośnie do momentu uzyskania przy temperaturze krytycznej gęstości krytycznej w obu przypadkach. Ciecz i para mieszają się całkowicie i granica faz zanika.
Powyżej temperatury krytycznej substancja jest gazowa, bez względu na objętość molową.

P2.4.3.1 Obserwowanie przejścia fazowego pomiędzy fazą ciekłą i gazową w punkcie krytycznym.

Doświadczenie P2.4.3.1 bada zachowanie heksafluorku siarki (SF6) blisko temperatury krytycznej. Temperatura krytyczna tej substancji wynosi TC = 318.7 K a ciśnienie krytyczne
pc = 37.6 bar. Substancja jest zamknięta w komorze ciśnieniowej zaprojektowanej tak, aby gorąca woda lub para mogła przepływać przez płaszcz. Rozpad granicy faz, pomiędzy cieczą i gazem podczas ogrzewania substancji i jej przywrócenie podczas ochładzania, jest obserwowane przy rzucie obrazu na ścianę. Gdy układ zbliża się do punktu krytycznego, substancja rozprasza szczególnie intensywnie światło o krótkiej długości fali; cała zawartość komory ciśnieniowej staje się czerwono-brązowa. Tak krytyczna opalizacja jest spowodowana wahaniami gęstości, która znacznie wzrasta przy zbliżaniu się do punktu krytycznego.

Uwaga: Rozpad granicy faz podczas ogrzewania jest najlepiej widoczny przy ogrzewaniu komory ciśnieniowej jak wolno to możliwej za pomocą termostatu obiegu.