相与相变

临界点

想象加热一根封住的管子,里面是液体,上面有一些蒸气。液体膨胀变稀;蒸气受压变浓。把温度和压强推得足够高,两者会变得如此相似,以致它们之间那道界面闪烁、淡去,最终消失——你再也分不出液体在哪结束、气体从哪开始。这场消失,发生在临界点。

临界点是液体与气体之间的区别消失的那个确切的温度和压强(临界温度和临界压强)。它标记着相图上液气分界线的终点:那条共存线就在那里戛然而止,而不是永远延伸下去。在这一点之上,无论你怎么挤压,都没法把物质压回一种可辨认的液体。

它为什么重要:临界点之外,存在一种奇异的第四种状态,即超临界流体,它流动起来像气体、溶解东西却像液体。临界点还解释了为什么有些气体,比如氮或甲烷,在室温下无论你压得多狠都不肯液化——它们的临界温度远低于寻常的暖度,所以在临界温度之上,液体根本无法存在。

水的临界点在 374 °C、218 个大气压;二氧化碳的则温和得多,在 31 °C、73 个大气压——这正是为什么用二氧化碳做成超临界流体来给咖啡脱咖啡因如此容易。

在临界点之上,液体和气体合为一种无法区分的流体。

临界点终结的是液气线,但固液线没有临界点——固体和液体永远不会变得无法区分,因为它们的分子有序程度根本不同。所以熔化线不像沸腾线那样有尽头,而是无止境地延伸下去。

又称
临界点臨界點