临界态linjietai

在特定的温度和压强下，物质的气、液两相成为性质完全相同，不能区分的一相的状态。它是物质的气、液两相能平衡共存的一个边缘状态。在这个状态下，液体和它的饱和蒸气的密度相同，因而气、液两相的分界面消失，液体的表面张力系数等于零，气化热也等于零。在以压强P和温度T为坐标的平面上，相平衡曲线可能终止于某一点C，如图所示。

C点表示的状态就是临界态，因此临界态又称为临界点。临界点的温度称为临界温度(Tc)。在临界温度以上的物质只能处于气体状态，不能单用压缩体积的方法使它液化，因此临界温度是物质以液态形式出现的最高温度。临界点的压强称为临界压强pc，它是液体在临界温度时的饱和蒸气压。临界点的体积称为临界体积Vc，它是一定质量液体所能占有的最大体积。通常以单位质量物质在临界态时所占有的体积（即临界比容）来表示临界体积。临界温度、临界压强和临界体积这些临界态下的态参量，统称为临界参量。不同物质有不同的临界参量。下表列出了一些物质的临界参量。

物 质	临界温度 Tc/K	临界压强 Pc/(×105Pa)	临界体积 Vc/(m3·mol-1)
氦(4) 氦(3) 氢 氘 氮 氧 氨	5.3 3.34 33.3 38.4 126.2 154.8 405.5	.29 12.97 18.62 33.94 59.76 112.8	0.057 0.0726 0.065 0.0603 0.0901 0.078 0.0725
氟利昂12 二氧化碳 二氧化硫 二硫化碳 水 乙醚	384.7 304.2 430.7 552 647.4 466.6	40.12 73.87 78.83 7.03 223.2 35.46	0.218 0.094 0.122 0.170 0.056

T.安德鲁斯作了二氧化碳气液相变的实验，他用一个下端开口的玻璃管把二氧化碳限制在水银面上，调节管中的水银量以改变玻璃管上半部的容积。用这种方法他得到了第一张等温线图（参见等温过程），并于1869年在皇家学会作了《论物质液态和气态的连续性》的报告，明确地回答了气液线有无终点的问题。他在测量液态和气态二氧化碳的密度差时，发现在31℃附近液态和气态二氧化碳的密度差消失，水平线缩为一点C。这表明气液相界线有一个明确的终点。他还发现这个点潜热为零。因为超过这个点后，气液的差别不再存在，所以T·安德鲁斯称这个点为临界点。由于这个命名抓住了问题的实质，因而沿用至今。由于临界点的存在，就有可能从液相连续地变为气相，或者从气相连续地变为液相，而在转变过程中始终是单相存在。只要绕过临界点，就可能实现这种连续地转变。
对临界态的研究，除气—液两相外，还扩展到铁磁体、铁电体、液态氦和二元合金等领域。在临界点附近，物质出现一些异常现象：原来透明的气体或液体，在接近临界点时变得浑浊而呈现一片乳白色，这称为临界乳光现象。在不透明介质的临界点(如合金的有序—无序相变、铁磁相变)也发现X射线和中子散射的反常增大，其规律与临界乳光相同；热膨胀系数变得很大，定压比热迅速趋向无穷大，而定体比热发散较慢。近代对临界态的研究在实验和理论方面都取得了很大进展，但仍有不少尚未解决的课题。