Πώς διαφέρουν τα διαγράμματα φάσης για το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα;
1. Σχήμα και προσανατολισμός:
* νερό: Το διάγραμμα φάσης του νερού έχει γενικά οριοθετημένο όριο στερεού υγρού , υποδεικνύοντας ότι το σημείο τήξης του πάγου αυξάνεται με πίεση. Αυτό είναι ασυνήθιστο για τις περισσότερες ουσίες.
* διοξείδιο του άνθρακα: Το διάγραμμα φάσης του διοξειδίου του άνθρακα έχει ένα αρνητικό κεκλιμένο όριο στερεού-υγρού , η οποία είναι χαρακτηριστική για τις περισσότερες ουσίες. Αυτό σημαίνει ότι το σημείο τήξης του ξηρού πάγου μειώνεται με την αύξηση της πίεσης.
2. Τριπλό σημείο:
* νερό: Το τριπλό σημείο του νερού εμφανίζεται στους 0,01 ° C και 611,73 Pa. Αυτό σημαίνει ότι σε αυτή τη συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση, και οι τρεις φάσεις (στερεό, υγρό και αέριο) μπορούν να συνυπάρχουν στην ισορροπία.
* διοξείδιο του άνθρακα: Το τριπλό σημείο διοξειδίου του άνθρακα εμφανίζεται στους -56,4 ° C και 518 kPa. Αυτό το σημείο είναι επίσης το σημείο εξάχνωσης, που σημαίνει ότι το στερεό CO2 μπορεί να μετατραπεί απευθείας σε αέριο σε αυτή την πίεση.
3. Κρίσιμο σημείο:
* νερό: Το κρίσιμο σημείο του νερού εμφανίζεται στους 374 ° C και 22.064 MPa. Αυτό αντιπροσωπεύει τη θερμοκρασία και την πίεση πάνω από την οποία το υγρό και το αέριο νερό καθίστανται αδιαμφισβήτητες.
* διοξείδιο του άνθρακα: Το κρίσιμο σημείο του διοξειδίου του άνθρακα εμφανίζεται στους 31,1 ° C και 7,38 MPa.
4. Εξάχνωση:
* νερό: Η εξάχνωση (στερεό σε αέριο) είναι δυνατή για το νερό, αλλά εμφανίζεται υπό συνθήκες πολύ χαμηλής πίεσης.
* διοξείδιο του άνθρακα: Η εξάχνωση είναι η κυρίαρχη διαδικασία για το διοξείδιο του άνθρακα σε ατμοσφαιρική πίεση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο Dry Ice φαίνεται να "εξαφανίζεται" αντί να λιώνει.
Γιατί οι διαφορές;
Οι διαφορές στα διαγράμματα φάσης προκύπτουν από τις μοναδικές μοριακές ιδιότητες του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα:
* δεσμός υδρογόνου στο νερό: Τα μόρια του νερού προσελκύονται έντονα μεταξύ τους μέσω της δέσμευσης υδρογόνου, γεγονός που δίνει στο νερό τα υψηλά σημεία τήξης και βρασμού, ασυνήθιστη πυκνότητα πάγου και το κεκλιμένο όριο στερεού-υγρού.
* Van der Waals Δυνάμεις στο CO2: Τα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα αλληλεπιδρούν μέσω ασθενέστερων δυνάμεων van der Waals, με αποτέλεσμα χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού και την τυπική αρνητική κλίση του ορίου στερεού υγρού.
Συνοπτικά:
Τα διαγράμματα φάσης του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα απεικονίζουν τις ποικίλες συμπεριφορές των ουσιών υπό διαφορετικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Αυτές οι διαφορές καθοδηγούνται θεμελιωδώς από τις ξεχωριστές μοριακές αλληλεπιδράσεις που διέπουν τις μεταβάσεις φάσης κάθε ουσίας.
