Критическая температура

Определение "Критическая температура" в словаре Брокгауза и Ефрона

Критическая температура — та, при которой видимое различие между жидкостью и ее паром исчезает. Явление наблюдается при нагревании жидкостей в запаянных трубках. При этом поверхность, ограничивающая жидкость, постепенно утрачивает кривизну, мениск становится плоским и, наконец, перестает быть видимым. При дальнейшем повышении температуры содержимое трубки представляется однородным и нельзя более различать жидкости и ее пара. Охлаждая трубку, вблизи температуры исчезания мениска в массе наблюдаются струйки, движение и при дальнейшем охлаждении появляется снова поверхность, разделяющая жидкость и пар. Необходимость слияния жидкости и ее пара в одно состояние вытекает из того, что при нагревании плотность жидкости уменьшается, а плотность ее насыщенного пара увеличивается; весьма вероятно, следовательно, наступление температуры, при которой плотности жидкости и ее насыщенного пара сделаются равными. Это и будет К. температура. Наступление ее обнаруживается также формой кривых, выражающих зависимость между давлением и объемом (изотермы) при разных температурах. Если при сжатии газа наступает сжижение, то это выражается резким переходом кривой давлений в горизонтальную прямую, которая тянется до тех пор, пока над жидкостью имеется пар, ибо давление насыщенного пара не зависит от его объема. Когда сжижение кончено, объем представляет объем жидкости, — и при дальнейшем сжатии изотерма резко поворачивает кверху, обнаруживая малую сжимаемость жидкостей. Изотерма для этого случая представляет, следовательно, три участка: 1) изотерма пара, близкая к гиперболе, выражающей зависимость между объемом и давлением газов (идеальных); 2) горизонтальная прямая, характеризующая смесь пара и жидкости; 3) изотерма жидкости, в которой малому уменьшению объема отвечает весьма большое увеличение давления. С повышением темп. длина горизонтального участка изотермы сокращается, ибо объем жидкости становится больше, а сжижение начинается при меньшем объеме газа (большей плотности). При некоторой температуре горизонтальный участок изотермы исчезает, и при более высоких температурах изотермы являются уже сплошными кривыми, в которых о бывших раньше переломах свидетельствуют лишь изменения кривизны. Наблюдения над К. температурой и изучения изотермы вблизи К. температуры разъяснили условия сжижения газов, не исключая и постоянных, и послужили основой учения о непрерывности газообразного и жидкого состояний. Они привели к положению, что выше К. температуры нет различных состояний тела, а существует лишь непрерывный ряд изменений объема в зависимости от давления, причем тело при больших давлениях обнаруживает малую сжимаемость как у жидкостей, а при малых более или менее следует закону сжимаемости газов. После того как Ван-дер Вальс (см.), исходя из положения о непрерывности газообразного и жидкого состояний, дал общее уравнение, выражающее зависимость между температурой, давлением и объемом для обоих состояний, изучение К. температуры, ей отвечающих объема жидкости и давления (К. объема и давления) приобрели особый интерес. Подробности этого важного предмета изложены в статьях: Вальса формула, Газы сжиженные, Газы Жидкости (см.). Здесь будет указано лишь на сомнения, возбужденные рядом работ последнего времени, касательно самой сущности явления. Несколько исследователей нашли, что и выше К. температуры жидкость и пар различаются, что плотности пара и жидкости при К. температуре неодинаковы, что объем жидкости при К. т. оказывается гораздо меньше, если во время нагревания она была лишена свободной поверхности, т. е. если над нею не было пара. Эти наблюдения приводят авторов к взгляду на жидкости, как на состояние, по существу отличное от газообразного. Несомненно, что результаты этого рода обусловливаются экспериментальными трудностями предмета. Трудно иметь жидкость свободную от посторонних подмесей, еще труднее избавиться от подмеси посторонних газов. Если воздух совершенно удален из трубки с жидкостью, то при ее запаивании может произойти небольшое количество газов от соприкосновения ее паров с накаленной частью трубки. Куэнен показал, что, приняв возможные меры к устранению подмеси посторонних газов, удается свести указанные различия плотностей жидкости и пара при К. температуре до весьма малых величин, несомненно тогда уже происходящих от ошибок опыта. См. "Communications from the laboratory of physics at the University of Leiden" (1894).

Д. Коновалов.