7. Vielas kritiskais stāvoklis

Kas notiek ar ūdeni, ūdens sildot?

Temperatūra pieaug. Izplešanās dēļ šķidruma blīvums samazinās, un samazinās molekulu mijiedarbības spēki, kas ietekmē virsmas spraigumu (virsmas spraiguma koeficients samazinās). Molekulu kustība kļūt intensīvāka, un molekulu vidējā kinētiskā enerģija pieaug

 

Kas notiek ar ūdeni, vāroties?

Nemainās temperatūra. Iztvaikošana notiek ne tikai no šķidruma virsmas, bet arī šķidruma iekšienē. Pievadīta siltuma dēļ palielinās attālums starp molekulām, un pavājinās pievilkšanās spēki, bet molekulu vidējā kinētiskā enerģija nemainās. Ūdens daudzums traukā samazinās iztvaikošanas dēļ.

 

Kas mainīsies, ja sildīt ūdens noslēgtā traukā?

Pieņemsim, ka traukā atrodas tikai ūdens un ūdens tvaiks. Noteiktā temperatūrā, ūdens iztvaikošanas dēļ ūdens tvaiks kļūt par piesātināto. Turpinot pievadīt siltumu, tvaikā nonāk arvien jaunas molekulas. Tāpēc piesātināta tvaika blīvums palielinās. Savukārt, temperatūras paaugstinoties, ūdens blīvums samazinās.

Ūdens blīvuma un piesātinātā ūdens tvaika blīvuma izmaiņu var redzēt zīmējumā un tabulā.

Noteiktā temperatūrā, kuru sauc par kritisko, ūdens blīvums un ūdens tvaika blīvums kļūt vienādi. Punktu, kurā abas blīvuma līknes krustojas, sauc par kritisko punktu. Šeit izzūd atšķirība starp vielas gāzveidīgo un šķidro fāzi. 

Šajā punktā šķidruma virsmas spraiguma koeficients kļūst vienāds ar nulli, jo pazūd robežvirsma starp ūdens un ūdens tvaiku.

Ūdens kritiskā temperatūra ir \(374\)${}^{0}C$ un blīvums \(320\)$\frac{\mathit{kg}}{m^3}$.

Ja vielas temperatūra pārsniedz kritisko temperatūru, tad viela atrodas gāzveida stāvoklī un to nekādi nevar pārvērst šķidrumā.

Katrai vielai ir raksturīga noteiktā kritiskā temperatūra. Piemēram, skābekļa kritiskā temperatūra $-118{}^{0}C$. Tāpēc mūsu dabā skābeklis var pastāvēt tikai gāzveida fāzē. Savukārt mums ir ļoti tālu līdz \(374\)${}^{0}C$. Tāpēc mēs sakām, ka gaiss satur ūdens tvaiku nevis ūdens gāzi.