Сверхкритический флюид: газ или жидкость.

[Электрофил]

Добрый день.
Подскажите, пожалуйста. На что похож сверкритический флюид - на газ или на жидкость? Я говорю, что без разницы, что его омжно считать и газом и жидкостью. На это мне отвечают: что газ занимает все предоставленное пространство, а жидкость нет. А как себя будет вести СФК?..

[ИСН]

Как газ.

[Электрофил]

Спасибо.
Немного уточню вопрос. А как будет протекать такой процесс. Допустим однокомпонентная система.
Возьмем газ при Т и Р ниже критических.
1 операция: Нагреем до Т выше критической.
2 операция: Повысим давление до Р выше критического.
3 операция: Охладим до Т ниже критической.
4 операция: Снизим давление до Р ниже критического.
В итоге получим жидкость.

Тоесть мы как бы обошли вокруг критической точки по кругу, против часовой стрелки. Из газа получили жидкость. А в какой момент, на какой из этих четырех операций это произошло? И где эта линия на фазовой диаграмме?

[SkydiVAR]

После снижения давления ниже критического получите газ.

[Гесс]

Мож я че непонимаю, но ИМХО, при Т и Р ниже критических система может быть в двух состояниях.
Вы не обошли диаграмму. У вас незамкнутая фигура.
Снижайте давление дальше и ваша некритическая жидкость закипит и перейдет в газ.

[Электрофил]

Вот такой переход я имел ввиду.
Здесь газ превращается в жидкость. Но в каком месте это происходит? Где эта точка(линия) на диаграмме?

[Гесс]

А, теперь понятно.
У меня две бредовые мысли:
1) Газ невсегда стремится занять весь имеющийся обьем. Например мы живем на дне воздушного океана с градиентом плотности газа. Он не занимает весь обьем вселенной изза силы тяготения. правда как привязать силу тяготения к сверхкритическому газу - это слабое место моего бреда.
2) Газ, абсолютный, представляет собой мономолекулы движущиеся в произвольном направлении и с произвольной скоростью друг по отношению с другом. При более низких температурах в газе возможно образование конгломератов молекул. Сначала димеров, тримеров, тетрамеров (непример тетрамер воды). Эффективность их связывания зависит от свойств конкретных молекул, как и температура кипения. В какой момент можно говорить о конденсированной фазе? Когда конгломераты станут видимы в виде росы?
А вообще, я незнаю (((. Будет интересно услышать мнение специалиста.

[ИСН]

Тут нужен какой-то дзен, ломающий моск. "Хлопнуть одной ладонью."
Жидкость тоже, как и газ, стремится занять весь имеющийся объём. Просто её уравнение состояния таково, что если ей дать побольше объёма, то давление в ней упадёт и принесёт её на линию перехода "ж/г", а дальше уже будет рулить эта линия (в смысле, будут обе фазы).

[Электрофил]

Да. Теперь понятно почему жидкость не занимает весь объем. По уравнению состояния просто две фазы получаются.

И все же, в каком месте на нарисованной мной диаграмме, газ превратиться в жидкость? Во время третей операции? И что там будет происходить? Конденсация СКФ в жидкость? И прямо будут сосуществовать две фазы: газообразный флюид и капли жидкости? Или как?

Готов что-нибудь почитать. Только пошлите меня по правильному адресу)

[Set Lopata]

В том-то и смысл это ломаной линии, что на ней нельзя обозначить точку, где газ превращается в житкость. Всё происходит без скачкообразного изменения свойств. И никакой конденсации СКФ не проиходит. Сначала есть холодный газ, мы его нагреваем выше Ткр. - он превращается во флюид, не отличимый от газа. Затем сжимаем: получается флюид со свойствами промежуточными между жидкостью и газом (занимающий весь объём). Затем охлаждаем: получется флюид похожий, на жидкость (занимающий весь объём). Затем понижаем давление: ниже Ркр получается жидкость (занимающая весь объём). Если ещё снизить давление, жидкость закипит и превратится в исходный холодный газ.

[Maryna]

+1 к последнему. Газ и жидкость различимы и имеют между собой ф.п. первого рода ниже т. кр. Выше принципиальных отличий между ними нет, поэтому и переход осуществляется не скачкообразно. Может, Вам больше понравится не p = f(T), а p = f(V)? Там, мне кажется, единство свойств ж и г лучше видно

[Электрофил]

Так понятнее. Спасибо! Если можно, я продолжу. Еще несколько вопросов.
Теперь пусть у нас многокомпонентная система. Например углеводородный газ(метан-гексан). Ее РТ-диаграмма ниже(вторая диаграмма). Там тоже аналогичная ситуация? То есть при давлении выше 90 бар уже не будет никаких фазовых переходов. И при любой температуре это будет гомогенная система. Правильно?

А если теперь к этому углеводородному газу добавить немного воды(см. первую диаграмму). Расчеты программы показывают существование выше давление 90 бар фазового перехода типа расслоение исходной гомогенной среды на две фазы: углеводородную и водную. Это реальность или "глюк" программы.

В принципе, если мы превысили критическое давление(крикондебар), там уже не может быть никаких фазовых переходов или могут быть вот такие, типа "жидкость-жидкость"? А например твердая фаза может выпадать в этой области, метановые гидраты?

[MONSTA]

Ойй! Ну нельзя же так варварски относиться к мозгам читателей (смотрителей)-химиков! Чтобы между температурой и давлением существовала такая неоднозначная зависимость, согнутая колесом... Да и еще с голубым и фиолетовым вариантами, непонятно, от чего зависящими... Где тогда оно, равновесие? На верхней ветке, или нижней? Или на средней, голубенькой?

Ну, может, я чего-то не понял. Но удар по моему мозгу Вы нанесли.

[duke2003]

Сам видел в автоклаве с окошком, что суперкритикал СО2 (> 60 bar, T > 35 oC) - ведет себя как жидкость, !не! заполняет весь объем. Четко видна граница раздела фаз.

[Электрофил]

Граница раздела каких фаз?

[Гесс]

ИМХО. Это жестокий вопрос. Одно дело видеть границу, а другое по внешнему виду определить что это.

[duke2003]

А, все напутал. Ответил с точностью до наоборот. Тут на видео все показано.
http://www.youtube.com/watch?v=GEr3NxsP ... re=related

[Maryna]

Отличный фильм. И еще много интересного рядом

[pokoleg]

Вот такой переход я имел ввиду.
Здесь газ превращается в жидкость. Но в каком месте это происходит? Где эта точка(линия) на диаграмме?

В сверхкритической области нельзя начертить линию типа жидкость-газ, но некое разделение на жидкоподобный и газоподобный сверхкритический флюид сделать можно. Есть так называемая линия Видома - что-то вроде линии перехода между этими двумя состояниями. Структурные перестройки, случающиеся при переходе этой линии можно зафиксировать с помощью рассеяния рентгентовского излучения:

G. G. Simeoni etc. "The Widom line as the crossover between liquid-like and gas-like behaviour in supercritical fluids". Nature physics. DOI: 10.1038/NPHYS1683

Код: Выделить всё

http://femtoscopy.phys.uniroma1.it/scopigno/static/RES_ACT/my_papers/nphys1683.pdf

Не помню, как именно интерпретировали суть явления в приведенной работе, но есть один физик в Казани, который рассматривает жидкоподобный сверхкритический флюид как большое количество пузырьков газа очень малого размера, распределенных по единой связной жидкости; газоподобный флюид, соответственно - как большое количество капелек жидкости, находящийся в газе. Плотность при этом и в как-бы-жидкости и в как-бы-газе одинаковая, а отличаются они взаимодействием между молекулами. Исходя из такого подхода, переход, о котором Вы спрашивали - это переход от "аэрозоля микрокапелек в газе" к "жидкости, набитой микропузырьками". Приставку "микро" я здесь употребляю условно, не имея в виду 10-6 м, я не помню, какой размер этих образований рассматривался в его теории.

[SIG]

В сверхкритическом флюиде (в эксперименте) видна граница между двумя фазами, но отсутствует мениск. Плотность обоих составляющих одинакова. Перед переходом в сверхкритику образуется микроэмульсия, что четко регистрируется по внезапному сильному рассеянию света, проходящего через образец. Довольно любопытное явление, если его наблюдать вживую.