§ 83. Обратная конденсация

Наличие критических точек для перехода жидкость — газ у чистых веществ приводит к существованию критических явлений также и в смесях. Не разбирая всех возможных в этом случае вариантов, рассмотрим лишь некоторые характерные особенности этих явлений.

Изображенная на рис. 6 диаграмма состояний смеси кислорода и азота относилась к давлению 1 атм. При больших давлениях диаграмма сохраняет свой характер, но лишь до тех пор, пока не будет достигнуто критическое давление одной из чистых компонент, в данном случае азота (равное 33,5 атм; критическое давление кислорода — 49,7 атм). Поскольку после этого в чистом азоте разделение на фазы уже невозможно, то ясно, что «сигара» на фазовой диаграмме смеси должна будет «оторваться» от вертикальной оси, приобретя вид, изображенный на рис. 9. Мы видим, что на диаграмме появляется при этом точка (К), в которой обе сосуществующие фазы становятся тождественными; эту точку и называют критической. И здесь наличие критической точки приводит к возможности осуществления непрерывного

перехода между жидкостью и газом, так что различие между этими фазами снова приобретает условный характер.

Конденсация газовой смеси при наличии на диаграмме критической точки может сопровождаться своеобразными явлениями. Мы проиллюстрируем эти явления на диаграмме в координатах р, с (относящейся к заданному значению

температуры), что в большей степени соответствует обычным реальным условиям их наблюдения.

На рис. 10 изображен участок такой диаграммы вблизи критической точки К (в отличие от рисовавшихся нами ранее диаграмм в координатах с, Т, газовой фазе соответствует теперь область не над, а под заштрихованной частью — область более низких давлений).

Рассмотрим смесь с составом, отвечающим вертикали АС. При изотермическом сжатии смеси, в момент достижения точки В, начнется ее конденсация с образованием жидкой фазы В'. По мере дальнейшего повышения давления, количество жидкости будет сначала возрастать, но затем возрастание сменится убыванием; жидкость (изображающаяся в этот момент точкой С) исчезнет вовсе при достижении точки С. Это явление называют обратной конденсацией.