超临界流体在冷却或压缩时会改变其状态吗?

时间:2021-08-16 09:06:56   作者:
简单的回答是,根据超临界流体的定义,它不能将相变成与固体无关的液体。

首先让我们定义一种超临界流体:

超临界流体在冷却或压缩时会改变其状态吗?

超临界流体是指流体的温度和压力高于临界点的流体。这到底意味着什么呢?

要回答这个问题,我认为最好看看整个相图,特别是P/V平面:

超临界流体在冷却或压缩时会改变其状态吗?

当你这样看相图时,你会看到临界点(标记在临界压力Pc处)在两相液体/蒸汽区域的顶部。如果你观察这个区域的等温线(蓝色的线),你会发现,如果你在恒定温度下压缩一个蒸汽(它在这张图上标错了,而是在图的右侧,低于临界压力的区域),你会到达一个点,体积突然减小,物质从蒸汽变成液体。这当然是因为相变。推荐文章:流体是不可压缩的,不是吗?

你还会注意到,在临界点,两相之间的体积变化趋于零,在临界点以上突然就没有明确定义的相了。这意味着超临界流体不能在恒定的温度下被压缩成液体(体积减小,压力增大),相反,“流体”将平滑地改变其热力学性质,而不存在体积上的不连续。同理,相变潜热也会消失。此外,当压力降低和体积增加时,超临界流体不会蒸发成蒸汽。为了从超临界流体中产生液体,你必须冷却和压缩超临界流体。

然而:你会注意到,在P-T图上,固相存在于临界压力(和温度,如果它扩展)以上。换句话说,可以将SCF压缩或冷却成固体。这种相变的一个例子可能发生在木星内部,在木星的核心,超临界氢升华为固态的金属氢。
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