Temperatura crítica

La temperatura crítica, T_c d'un material és la temperatura per sobre de la qual ja no existeixen els estats de la matèria líquid i gasós. A mesura que s'acosta la temperatura crítica, les propietats de l'estat líquid i gasós esdevenen les mateixes. Per sobre de la temperatura crítica, només existeix un estat. La pressió crítica és la pressió del vapor a la temperatura crítica. El volum molar crític és el volum d'un mol de material que es troba a la temperatura i pressió crítiques. En diagrames que mostren propietats termodinàmiques d'una certa substància, el punt que es troba a la temperatura i pressió crítiques s'anomena el punt crític de la substància.

Les propietats crítiques varien entre els diferents materials, tal com en el cas del punt de fusió i el punt d'ebullició. Les propietats crítiques per moltes de les substàncies pures són fàcils de trobar en obres científiques. En canvi, trobar les de compostos és bastant més difícil.

Per a les substàncies pures, hi ha un punt d'inflexió en la isoterma crítica en un esquema d'ordinador. Això vol dir que al punt crític:

$\left({\frac {\partial P}{\partial V}}\right)_{T}=\left({\frac {\partial ^{2}P}{\partial V^{2}}}\right)_{T}=0$

Aquesta relació pot ser utilitzada per a avaluar dos paràmetres per una equació d'estat segons les propietats crítiques.

A vegades, un conjunt de propietats reduïdes es defineixen segons les propietats crítiques:

$T_{r}=T/T_{c}$

$P_{r}=P/P_{c}$

$V_{r}=V/V_{c}$

El principi d'estats corresponents indica que substàncies a la mateixa temperatura i pressió reduïdes tenen volums igualment reduïts. Aquesta relació és aproximadament certa per moltes substàncies, però es torna més i més errada amb grans valors de P_r.

Dos líquids mesclables, com l'aigua i l'oli, també tindran una temperatura i pressió crítiques en què les dues fases estaran dissoltes.

Temperatura crítica d'alguns elements

Element Temperatura crítica (°C) Argó -122.29 Arsènic 1400 Brom 315 Clor 143.8 Fluor -128.85 Heli -267.96 Hidrogen -240.17 Iode 546 Criptó -63.7 Mercuri 1477 Neó -228.75 Nitrogen -146.9 Oxigen -118.57 Fòsfor 721 Radó 105 Seleni 1493 Sofre 1041 Xenó 16.58

Temperatura crítica d'algunes molècules

Molècula Temperatura crítica (°C) Pressió crítica (atm) Amoníac (NH₃) 132 115 Diòxid de carboni (CO₂) 31.2 77 Monòxid de carboni (CO) -141 35.9 Etanol (C₂H₆O) 216 65 Metà (CH₄) -82 45.8 Propà (C₃H₈) 97 42 Diòxid de sofre (SO₂) 157 77.8 Aigua (H₂O) 374 217.8

Vegeu també

• Fenòmens crítics
• Exponent crític
• Punt crític