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液体水的临界点温度和压力

时间:2022-10-24 浏览次数:215

      当流体的压力和温度达到一定的高度(临界点)时,流体会处于一种介乎于液态和气态的中间态,称为超临界态。

最常见的是超临界二氧化碳,其临界点温度和压力分别为31.06摄氏度,7.38Mpa,水的临界点温度和压力为374摄氏度,22Mpa。

      超临界流体具有许多dute的性质,如粘度、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感:粘度和扩散系数接近气体,而密度和溶剂化能力接近液体。

      当前,超临界流体技术已在萃取分离、化学反应工程、微细颗粒制备、染色、清洗技术等诸多领域得到广泛应用,并成为这些领域发展的主导之一。


    水的三相点是水的固、液、汽三相平衡共存时的温度,而临界点则是水从一种相态变为另一种相态时的温度。比如水0℃就结冰,则0℃就是水从液态变为固态的临界点,其它形态类似。而三相点只有一个温度,就是0.01℃,临界点就有好几种温度。

      水三相点是水的固、液、汽三相平衡共存时的温度(其值为273.16K (0.01℃)。它是在一个密封的装有高纯度水(水的同位素成分相当于海水)的玻璃容器—— 水三相点瓶内复现的。

水三相点瓶是各级计量检定机构检定基标准铂电阻温度计、标准水银温度计零位的固定点装置。因此,水三相点的正确复现、准确测量是1990年国际温标(ITs一90)实施的关键。

      1927年国际度量衡委员会选定水的冰点为热力学温标的基准点,定为273.15K。但是水的冰点是在1大气压下被空气饱和的水的液—固平衡的温度。它受外界大气压或进行测量的地理位置影响,并且与水被空气饱和的状况有关。因此科学界对它的重视性和精度提出过怀疑。当时物理化学界企图并已开始测定水的三相点,即水在其饱和蒸气压力下气—液—固三相成平衡的温度,以代替冰点作为热力学温标的基准点。1934年黄子卿再度赴美国,在麻省理工学院随热力学名家比泰(j.***.be***ttie)做热力学温标的实验研究,重新测定水的三相点。

因为当时水的冰点被认为是热力学温标的定点,所以测定水的三相点就需要测量水的三相点室与冰室温度之差。为此需要得到精确的水的冰室的固液平衡温度。黄子卿仔细计算大气压力及水液面高度产生的附加压力对冰室平衡温度的影响;测量水样的电导,折算为盐浓度,按稀溶液的依数性,估算杂质造成的水的凝固点的降低;在严格固定条件下,以空气饱和水样。这样,达到冰室温度的精度为0.5×10-4℃。黄子卿严格处理水的三相点室。精选三相点室材料并严格清洗;水样严格纯化去CO2;测量三相点室水样的电导估算杂质对平衡温度的影响;并且对水面高度产生的附加压力的影响加以校正。他采用当时能达到的精确测温手段,并对体系采取严格的隔热防辐射措施。由此黄子卿得到水的三相点为0.00980±0.00005℃。这一结果被美国华盛顿哲学会主席斯蒂姆逊(H·F·Stimson)推崇为水的三相点的可靠数据之一,成为1948年国际实用温标(IPTS-1948)选择基准点——水的三相点的参照数据之一。



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