位相図

二酸化炭素は、特定の温度と圧力の下で固体、液体、または気体として存在できます。この依存性は、領域、線、点の 3 つの一般的な特徴を含む状態図にマップされます。

領域は、単相の温度と圧力の条件を表します。標準圧力では、二酸化炭素は温度に応じて固体または気体になります。

5.1気圧未満の圧力で、固体二酸化炭素の温度が上昇すると、液体の形を経ずに直接気相に移行します。

固体から液体、液体から気体の3つの相すべてを通過する遷移は、5.1気圧を超える圧力で発生します。

領域を区切る線または曲線は、曲線の両側の位相が平衡状態にある温度と圧力を示します。

例えば、1気圧、-78.5°Cの点は、固相と気相を隔てる曲線上にあるため、この条件下では固気平衡が存在します。したがって、これは昇華曲線と呼ばれます。

同様に、気化曲線上には液-気体平衡が存在し、融解曲線上には固液平衡が存在します。これらの曲線は、より一般的には位相境界として知られています。

5.1気圧と-56.6°Cでは、3つの相すべてが共存します。これが二酸化炭素のトリプルポイントです。

73気圧と31°Cでは、二酸化炭素の液相と気相の両方が合体して単相の超臨界流体になります。これが二酸化炭素の臨界点です。

臨界点を超えた領域では、圧力や温度の変化によって超臨界流体を気体や液体に変換することはできません。

水の相図には、二酸化炭素の相図といくつかの顕著な違いがあります。

二酸化炭素の融解曲線は正の傾きを持っていますが、水の傾きは負です。これは水の非定型の特徴です。圧力を上げると、二酸化炭素では液体から固体への遷移が促進されますが、水中では固体から液体への遷移が促進されます。

圧力が高いほど、二酸化炭素の密度の高い固体形態が有利になります。水の場合、より密度の高い液体形態が好まれます