آیا دمای بحرانی یک گاز به مقدار گاز گرفته شده بستگی دارد؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2390

سپاس: 3831

جنسیت:

تماس:

آیا دمای بحرانی یک گاز به مقدار گاز گرفته شده بستگی دارد؟

پست توسط rohamavation »

آیا دمای بحرانی یک گاز به مقدار گاز گرفته شده بستگی دارد؟ یا مستقل از آن است؟ کتاب من این نکته را مشخص نکرده است.
من فکر می کنم طبق قوانین گاز، دمای بحرانی باید به مقدار گاز گرفته شده بستگی داشته باشد. درست میگم؟
پارامترهای بحرانی ویژگی های فشرده و مستقل از مقیاس بندی سیستم هستند. –
من فکر نمی کنم شما درست می گویید. مقادیر بحرانی (فشار، حجم و دما) خواص یک گاز هستند و به تعداد مول گاز شما بستگی ندارند. از فرمول دمای بحرانی نیز مشهود است:
$T_\mathrm{c} = \frac{8a}{27Rb},$
که در آن a، b و R برای گاز ثابت هستند. هیچ وابستگی به مقدار ماده وجود ندارد.
علاوه بر این وقتی من که به دنبال مقدار دمای بحرانی یک گاز هستم هیچ داده ای در مورد مقدار آن پیدا نمی کنم
اخه میدونم A دمای بحرانی بستگی به قدرت برهمکنش های بین مولکولی دارد که یک ماده را به صورت مایع در کنار هم نگه می دارد.
دمای بحرانی چگونه با جذب گاز مرتبط است؟
دمای بحرانی یک گاز بالاتر است، سهولت مایع شدن بیشتر است، یعنی نیروهای جاذبه واندروالس بیشتر و در نتیجه جذب بیشتر است.
دمای بحرانی به بزرگی نیروهای جاذبه بین مولکولی بین گاز بستگی دارد.
دمای بحرانی دقیقا چیست؟
دمای بحرانی بالاترین دمایی است که در آن گاز می تواند با استفاده از فشار به مایع تبدیل شود.
باز هم دمای بحرانی دمایی است که در آن کشش سطحی مایع به صفر می رسد.
یک ظرف "بسته" پیدا کنید و با جاروبرقی هوای روی آن بکشید تا به طور قابل ملاحظه ای تمام هوا از ظرف خارج شود. سپس یک مایع بردارید (برای این بحث آب را فرض کنید) و ظرف را تا نیمه پر کنید. بدیهی است که فضای بخار بالای مایع حاوی بخار آب است و مقدار بخار آب به دما بستگی دارد. حالا ظرف را به آرامی گرم کنید. با افزایش دما، آب منبسط می شود و چگالی مایع کاهش می یابد. علاوه بر این، فشار بخار آب افزایش می یابد، بنابراین چگالی بخار افزایش می یابد. با ادامه افزایش دما، چگالی مایع همچنان پایین می آید در حالی که چگالی بخار همچنان بالا می رود. در دمای بحرانی، چگالی مایع و بخار برابر می شود و تنها یک فاز در دمای بحرانی و بالاتر از آن وجود دارد. طبیعتاً این بدان معناست که دیگر کشش سطحی وجود ندارد زیرا دیگر سطحی وجود ندارد.
در مورد تبدیل گاز به مایع، کار فشرده سازی انجام شده روی گاز باعث گرم شدن آن می شود. این بدان معناست که علاوه بر فشرده سازی گاز، باید پس از فشرده سازی آن را نیز خنک کنید تا مقداری از آن به مایع تبدیل شود. طبیعتاً بالاتر از دمای بحرانی، بدون توجه به فشار، مایعی وجود نخواهد داشت و در زیر دمای بحرانی، اگر فشار بیشتر از فشار بخار مایع باشد، گازی وجود نخواهد داشت.
سوال چرا برای رسیدن به فاز فوق بحرانی باید از دما و فشار بحرانی تجاوز کرد؟
ویژگی ها و خواص سیالات فوق بحرانی و نقطه بحرانی بخار-مایع مرتبط به خوبی مشخص شده است. با این حال، یک چیز که من همیشه در مورد آن کنجکاو بودم: توضیح فیزیکی برای اینکه چرا لازم است دمای بحرانی و فشار بحرانی هر دو به طور همزمان تجاوز شود تا این تبدیل فاز رخ دهد چیست؟
[A] بالاتر از دمای بحرانی، متراکم کردن گاز به مایع فقط با افزایش فشار غیرممکن است. تنها چیزی که به دست می آورید یک گاز بسیار فشرده است. ذرات انرژی زیادی برای جاذبه های بین مولکولی دارند تا بتوانند آنها را به صورت مایع در کنار هم نگه دارند. دمای بحرانی به وضوح از ماده ای به ماده دیگر متفاوت است و به قدرت جاذبه بین ذرات بستگی دارد. هر چه جاذبه های بین مولکولی قوی تر باشد، دمای بحرانی بالاتر است.
آیا در فیزیک چیزی جز این وجود دارد که «ذرات انرژی زیادی دارند که جاذبه‌های بین مولکولی نمی‌توانند آنها را به صورت مایع در کنار هم نگه دارند»؟
این واقعیت که افزایش فشار روی یک سیال فوق بحرانی در نهایت می تواند آن را به فاز جامد سوق دهد، به نظر می رسد که به این سادگی ها نیست.
نقطه بحرانی یک انتقال فاز از انتقال فاز است. این جانوری متفاوت از مرحله انتقال روزمره شماست، مانند آب جوش به بخار یا آب شدن یخ به آب.
نموداری که وارد کردید در استفاده از رنگ بسیار گمراه کننده است. رژیم فوق بحرانی "زرد" واقعا وجود ندارد. فراتر از نقطه بحرانی، گاز از مایع قابل تشخیص نیست. بنابراین به جای داشتن یک ناحیه زرد خاص، ناحیه فوق بحرانی باید مقداری گرادیان سبز (مایع) و صورتی/نارنجی (گاز) باشد. منحنی فشار بخار بین نقطه سه گانه و نقطه بحرانی منحنی است که در امتداد آن مایع با گاز در تعادل است، یعنی آن فازها دارای انرژی آزاد مولی یکسانی هستند. آنتروپی S، حجم مولی V، و غیره. حرکت در امتداد مسیری در فضای PT که از منحنی فشار بخار عبور می کند، منجر به ناپیوستگی این مقادیر می شود. بنابراین، چنین انتقال فازی یک انتقال فاز مرتبه اول است، زیرا مشتقات مرتبه اول G (مانند$S=\left (\frac{\partial G}{\partial T}\right )_{P}$ و $V=\left (\frac{\partial G}{\partial P}\right )_{T}$در طول انتقال ناپیوسته هستند.
هرچه در امتداد منحنی فشار بخار به نقطه بحرانی نزدیکتر می شوید، اندازه پرش ناپیوسته در S، H، V و غیره کوچکتر و کوچکتر می شود. در نهایت، در نقطه بحرانی، ناپیوستگی از بین می رود. بنابراین وجود یک انتقال فاز مرتبه اول از بین می رود و اصلاً هیچ انتقال فازی جای آن را نمی گیرد.
فرض کنید که قرار بود با CO2 مایع در T کمی پایین تر و P کمی بالاتر از نقطه بحرانی شروع کنید و در فضای PT در یک مدار چرخه ای خلاف جهت عقربه های ساعت حول نقطه بحرانی حرکت کنید. همانطور که P را پایین می آورید، یک انتقال فاز مرتبه اول مشخص به گاز رخ می دهد - CO2 می جوشد - اما وقتی به انتهای دایره می رسید و شروع به افزایش P و T می کنید و از نقطه بحرانی عبور می کنید، وجود خواهد داشت. به هیچ وجه انتقال فاز نداشته باشید زیرا به ناحیه زرد در نمودار خود رفتید. به طور مشابه، وقتی به بالای دایره رسیدید و به قلمرو "سبز" بازگشتید، هیچ انتقال فازی وجود نخواهد داشت. شما دوباره دی اکسید کربن مایع دریافت می کنید، و وقتی دوباره از مسیر دایره ای در فضای PT عبور می کنید، دوباره می جوشد - یک انتقال فاز مرتبه اول مشخص - دوباره. اما هرگز متراکم نمی شود، به معنای تغییر ناگهانی از گاز به مایع. بازگشت به CO2 مایع تدریجی و بدون ناپیوستگی خواهد بود.
بنابراین برای پاسخ دادن به سوالاتم
توضیح فیزیکی برای اینکه چرا لازم است دمای بحرانی و فشار بحرانی هر دو به طور همزمان تجاوز شود تا این فاز t چیست؟
تغییر شکل رخ می دهد؟
شبه مغالطه در سوال استفاده از عبارت "تحول فاز" برای توصیف پدیده های بحرانی است. عبور از نقطه بحرانی مانند آب جوش در شرایط عادی یک انتقال مرحله درجه اول نیست. این انتقال مرحله بسیار بالاتری است. در اینجا یک فصل خوب با اطلاعات بیشتر است.
این واقعیت که افزایش فشار بر روی یک سیال فوق بحرانی می تواند در نهایت آن را به فاز جامد سوق دهد، به نظر می رسد که به این سادگی ها نیست. به عنوان مثال، نمودار فاز دی اکسید کربن را ببینید.
به چشم اندازهای انرژی آزاد فکر کنید. فازهای جامد، مایع و گاز در کف چاه ها یا گودال های بالقوه در این سطح G قرار دارند. از نقطه بحرانی گذشته، «چاه» مایع و «چاه» گاز دیگر حداقل های متمایز نیستند، بلکه یکسان هستند. با این حال، این واقعیت را تغییر نمی دهد که اگر با افزایش P در چشم انداز انرژی آزاد "بالا" حرکت کنید، در نهایت گودال متمایز (حداقل انرژی آزاد) را برای جامد پیدا خواهید کرد.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
smile260 smile016 :?:
تصویر

ارسال پست