臨界点

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代表的な相図。臨界点は図中のcritical pointに当たる。緑と青の線に挟まれたliquid phaseは液相、赤と青の線より下のgaseous phaseは気相、右上のsupercritical fluidは超臨界流体を表す。

臨界点(りんかいてん、英語: critical point)とは、物質気相 - 液相間の相転移が起こりうる温度および圧力の範囲の限界を示す相図上の点である。そのときの温度を臨界温度 T c、圧力を臨界圧力 P c体積を臨界体積 V c密度を臨界密度 ρc という。

相図では気-液境界線(右図の青線)の右端の点にあたる。これは液相と気相の二相が平衡状態で境界がある状態から二相の密度が等しくなりその境界がなくなる状態に変化することを意味している。つまり密閉した容器の中で液体の温度を上げていくとその密度は小さくなっていき、逆に発生する蒸気の密度は大きくなっていく結果として、最終的に二相の密度が等しくなるのである。また臨界点は気化熱が 0 となる点としても定義できる。

臨界圧力以下の気相を蒸気と呼ぶ。温度と圧力を共に臨界点以上にすると、物質は液体とも気体とも異なる特殊な状態をとる。この状態にある物質を超臨界流体と呼ぶ。の場合、臨界温度は 647 K (374)、臨界圧力は 22.064 MPa(218 気圧)である。

相図上で、臨界点を迂回する形で液相⇔気相の変化が可能である。この場合は連続的に変化する。

なお、固相と液相の間に、超高圧のもとで区別がなくなるような臨界点が存在し、モンロー/ノイマン効果を利用した成形炸薬弾や、爆発圧接でその特性が利用されている。

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参考文献[編集]