UK 
EnglishТипова
Polski🧊 Фазова діаграма — Тверде, Рідке та Газоподібне
Інтерактивна P-T фазова діаграма: тверде, рідке тіло та газ. Потрійна точка, критична точка, сублімація. Данні для води, CO₂, азоту та етанолу.
Схожі симуляції
Про фазову діаграму
Ця симуляція показує динамічну фазову діаграму тиск-температура (P-T) для води, CO₂, азоту або етанолу, розраховуючи криві співіснування плавлення, сублімації та випаровування безпосередньо з реальних термодинамічних даних кожної речовини. Крива плавлення використовує лінійний нахил Клаузіуса-Клапейрона через потрійну точку, криві сублімації та випаровування — рівняння типу Антуана log₁₀P = A − B/T, а кожен піксель забарвлюється відповідно до того, яка фаза (тверда, рідка, газ або надкритичний флюїд) стабільна за даних (T, P). Перетягуваний перехрестя-курсор дозволяє зчитати точну фазу в будь-якій точці діаграми.
Що показано: три криві співіснування фаз — плавлення (тверде/рідке), сублімація (тверде/газ) та випаровування (рідке/газ) — для обраної речовини, що зустрічаються в потрійній точці. Вище критичної точки (Tc, Pc) межа рідина/газ зникає, і область позначається як надкритичний флюїд. Координати потрійної та критичної точок кожної речовини відображаються в панелі статистики в реальному часі.
Як користуватися: оберіть речовину (H₂O, CO₂, N₂ або EtOH), щоб завантажити її реальні значення Ttr, Ptr, Tc і Pc та перемалювати криві. Перемикайте вісь тиску між лінійною та логарифмічною шкалою, щоб краще розглянути величезний діапазон тиску поблизу потрійної точки. Перетягуйте повзунки курсорів P та T або наводьте мишу на полотно, щоб розмістити перехрестя й зчитати точну фазу та координати в інформаційному блоці нижче.
Чи знали ви? Крива плавлення води нахилена назад (від'ємне dP/dT), тому що лід менш щільний за рідку воду — стискання льоду за сталої температури може фактично розтопити його. Майже всі інші речовини, включно з CO₂ та азотом, мають додатний нахил кривої плавлення, оскільки їхня тверда фаза щільніша за рідку, тому модель використовує інший знак нахилу плавлення для води, ніж для інших речовин.
Часті запитання
Що таке потрійна точка?
Потрійна точка — це унікальне поєднання температури й тиску, за якого тверда, рідка та газоподібна фази речовини одночасно перебувають у рівновазі. Для води це відбувається точно за 273,16 К та 611,7 Па — значення настільки точно відтворюване, що його історично використовували для визначення самого кельвіна. На діаграмі це єдина точка, де сходяться криві плавлення, сублімації та випаровування.
Що відбувається у критичній точці?
Критична точка (Tc, Pc) позначає кінець кривої співіснування рідини та пари. За цією температурою й тиском чіткої межі між рідиною та газом більше не існує — обидві фази стають єдиним надкритичним флюїдом із властивостями, проміжними між обома. Для води це відбувається за 647,1 К та 22,06 МПа; для CO₂ — за значно доступніших 304,2 К та 7,38 МПа, тому надкритичний CO₂ широко застосовують у промисловості, наприклад для декофеїнізації.
Чому крива плавлення води має від'ємний нахил?
Рівняння Клаузіуса-Клапейрона стверджує, що dP/dT = ΔS/ΔV уздовж кривої співіснування. Для плавлення ΔS завжди додатна (рідина більш невпорядкована за тверде тіло), тому знак нахилу залежить від ΔV — зміни об'єму при плавленні. Вода — одна з небагатьох поширених речовин, у якої лід займає більший об'єм, ніж рідина, в яку він перетворюється, тому ΔV від'ємне, а отже dP/dT — від'ємне: підвищення тиску знижує температуру плавлення води, а не підвищує її.
Що таке сублімація і коли вона відбувається?
Сублімація — це прямий перехід із твердого стану в газоподібний, минаючи рідку фазу. Вона відбувається щоразу, коли тиск нижчий за тиск потрійної точки, тому крива сублімації — змодельована тут рівнянням типу Антуана log₁₀P = A − B/T — описує тиск пари твердої фази за температур нижче Ttr. Сухий лід (твердий CO₂) сублімує за звичайного атмосферного тиску, тому що потрійна точка CO₂ (516,6 кПа) значно перевищує 1 атмосферу, тож рідкий CO₂ не може існувати за нормального тиску.
Чому фазові діаграми часто використовують логарифмічну вісь тиску?
Тиск пари та сублімації підпорядковується співвідношенню Клаузіуса-Клапейрона, яке передбачає експоненційну залежність від температури (P ∝ e^(−B/T)), тому на лінійній осі тиску крива поблизу потрійної точки стискається у майже непомітну смужку, тоді як область поблизу критичної точки домінує на графіку. Перемикання на логарифмічну вісь P, як дозволяє ця симуляція, розтягує область низького тиску, тож крива сублімації та низькотемпературна частина кривої випаровування стають чітко видимими поряд із областю високого тиску та критичною точкою.