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.

Propietats

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.

Ús en superconductivitat

Relació entre les temperatures crítiques i camps magnètics crítics en el zero absolut per a 24 superconductors de baixa temperatura.

En superconductivitat, la temperatura T_c és aquells que, a partir de la qual, si se segueix refredant la substància, el material es torna superconductor; és a dir, deixa de tenir cap resistència elèctrica.

En general està relacionada amb el camp magnètic crític H_c(T). A causa d'això es podria dir que la temperatura crítica va sent cada cop inferior segons augmenta el camp magnètic crític. No obstant això, per evitar cert grau de confusió, se sol prendre la temperatura crítica com una constant constant física que depèn del material (i que és igual a la temperatura a què es produeix el canvi d'estat en absència de camp magnètic), prenent-se el camp magnètic crític com una funció depenent de la temperatura.

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