19.9
自然界では、物質は固体、液体、気体の3つの相で存在します。相間の遷移には、2つの相間の相平衡が必要であり、特定の圧力に対して特定の温度で発生します。
これらの条件は、圧力と温度を軸としてグラフィカルに表すことができます(状態図と呼ばれます)。
状態図は、熱力学的平衡状態で共存し、温度、圧力、体積などのさまざまな条件下で相転移を起こす物質の相を表します。
水は室温と大気圧で液相に存在します。0°C以下では液体から固体に相が変化し、100°Cを超えると気相に変化します。
固体と気体の間の遷移は昇華と呼ばれ、固体から液体、液体から気体への遷移はそれぞれ融合と気化として知られています。
3つのフェーズすべてが共存するポイントをトリプルポイントと呼び、2つのフェーズのプロパティが区別できなくなるポイントを臨界点と呼びます。
特定の物質の相は、圧力と温度に依存します。 したがって、各領域の相を示す圧力対温度のプロットは、物質の熱特性についてのかなりの洞察を提供します。 このようなプロットは状態図として知られています。 たとえば、水の状態図 (図 1) では、相間の実線の曲線の境界は相転移 (つまり、相が共存する温度と圧力) を示します。

圧力が増加すると、水の沸騰温度は 218 気圧の圧力で 374 ℃まで徐々に上昇します。 これは圧力鍋で実証できます。圧力鍋では、100℃を超える温度でも水はすべて沸騰することなく液体として存在できるため、開いた鍋よりも早く食品を調理できます。 沸点曲線は臨界点と呼ばれる特定の点で終わります。この温度を超えると液相と気相が区別できなくなります。 この物質は超臨界流体と呼ばれます。 臨界点を超える十分に高い圧力では、気体は液体の密度を持ちますが、凝縮しません。 この臨界点における圧力は臨界圧力として知られています。 たとえば、二酸化炭素は、3 つの相すべてが平衡状態で存在する温度である 31.0 ℃を超えるすべての温度で超臨界状態になります。 水の場合、三重点は 273.16 K (0.01℃) および 611.2 Pa で発生します。 これは、1.00 atm での水の融点、つまり 273.15 K (0.0 °C) よりも正確な校正温度です。
自然界では、物質は固体、液体、気体の3つの相で存在します。相間の遷移には、2つの相間の相平衡が必要であり、特定の圧力に対して特定の温度で発生します。
これらの条件は、圧力と温度を軸としてグラフィカルに表すことができます(状態図と呼ばれます)。
状態図は、熱力学的平衡状態で共存し、温度、圧力、体積などのさまざまな条件下で相転移を起こす物質の相を表します。
水は室温と大気圧で液相に存在します。0°C以下では液体から固体に相が変化し、100°Cを超えると気相に変化します。
固体と気体の間の遷移は昇華と呼ばれ、固体から液体、液体から気体への遷移はそれぞれ融合と気化として知られています。
3つのフェーズすべてが共存するポイントをトリプルポイントと呼び、2つのフェーズのプロパティが区別できなくなるポイントを臨界点と呼びます。
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