Πώς διαφέρουν τα διαγράμματα φάσης για το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα;
1. Τριπλό σημείο:
* νερό: Το τριπλό σημείο του νερού, όπου συνυπάρχουν στερεές, υγρές και αερίου σε ισορροπία, εμφανίζεται σε σχετικά χαμηλή πίεση (ατμόσφαιρες 0,006) και θερμοκρασία 0,01 ° C. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο πάγος μπορεί να υπάρχει σε θερμοκρασίες υπο-μηδενικού.
* διοξείδιο του άνθρακα: Το τριπλό σημείο του διοξειδίου του άνθρακα βρίσκεται σε πολύ υψηλότερη πίεση (5.11 ατμόσφαιρες) και θερμοκρασία -56,6 ° C. Αυτό σημαίνει ότι το στερεό διοξείδιο του άνθρακα (ξηρός πάγος) υπογραμμίζει απευθείας σε αέριο σε ατμοσφαιρική πίεση.
2. Κρίσιμο σημείο:
* νερό: Το κρίσιμο σημείο του νερού, όπου οι φάσεις υγρού και αερίου καθίστανται αδιάκριτα, βρίσκεται σε υψηλή πίεση (218 ατμόσφαιρες) και θερμοκρασία 374 ° C. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι αδύνατο να βράσει το νερό πάνω από αυτή τη θερμοκρασία.
* διοξείδιο του άνθρακα: Το κρίσιμο σημείο του διοξειδίου του άνθρακα βρίσκεται σε χαμηλότερη πίεση (73,8 ατμόσφαιρες) και θερμοκρασία 31 ° C. Αυτό σημαίνει ότι το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί να υγροποιηθεί σε σχετικά μέτριες πιέσεις και θερμοκρασίες.
3. Κλίση της γραμμής ισορροπίας στερεού υγρού:
* νερό: Η κλίση της γραμμής ισορροπίας στερεού υγρού για το νερό είναι αρνητική, πράγμα που σημαίνει ότι η αυξημένη πίεση ευνοεί την υγρή κατάσταση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο πάγος λιώνει υπό πίεση, ένα φαινόμενο γνωστό ως τήξη πίεσης.
* διοξείδιο του άνθρακα: Η κλίση της γραμμής ισορροπίας στερεού υγρού για το διοξείδιο του άνθρακα είναι θετική, πράγμα που σημαίνει ότι η αυξημένη πίεση ευνοεί την στερεά κατάσταση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο Dry Ice Sublimes στην ατμοσφαιρική πίεση.
4. Εξάχνωση:
* νερό: Το νερό υπογραμμίζει σε χαμηλές πιέσεις και θερμοκρασίες, αλλά αυτή η διαδικασία είναι σχετικά αργή.
* διοξείδιο του άνθρακα: Το διοξείδιο του άνθρακα υπογραμμίζει απευθείας από στερεό σε αέριο σε ατμοσφαιρική πίεση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο χρησιμοποιείται ξηρός πάγος για ψύξη και δημιουργία ειδικών εφέ.
5. Συμπεριφορά φάσης:
* νερό: Το νερό εμφανίζει μια φυσιολογική συμπεριφορά φάσης, που σημαίνει ότι η υγρή φάση του είναι σταθερή σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία δωματίου.
* διοξείδιο του άνθρακα: Το διοξείδιο του άνθρακα παρουσιάζει μια ασυνήθιστη συμπεριφορά φάσης. Η στερεή του φάση είναι σταθερή στην ατμοσφαιρική πίεση και η υγρή φάση της υπάρχει μόνο σε πιέσεις πάνω από 5.11 ατμόσφαιρες.
Συνοπτικά:
Οι διαφορές στα διαγράμματα φάσης του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα αποδίδονται στις ποικίλες διαμοριακές δυνάμεις και τις μοριακές δομές. Το νερό έχει ισχυρή δέσμευση υδρογόνου, οδηγώντας σε υψηλό σημείο τήξης και βρασμού και αρνητική κλίση της γραμμής ισορροπίας στερεού υγρού. Το διοξείδιο του άνθρακα, με ασθενέστερες δυνάμεις van der Waals, έχει χαμηλότερο σημείο τήξης και εξάχνωσης και θετική κλίση της γραμμής ισορροπίας στερεού υγρού. Αυτές οι διαφορές εξηγούν τις διαφορετικές φυσικές ιδιότητες και εφαρμογές τους.
