Що таке флюїди і що їх робить надкритичними?
«Флюїд» перекладається з латині (fluidis) як «текучий». В даний час цей термін використовується у фізиці для позначення речовини, поведінка якого при деформації може бути описано законами механіки рідин ( wikipedia ).
При зміні температури або тиску відбуваються взаємні переходи: тверде тіло - рідина - газ. Наприклад, при нагріванні тверде тіло переходить в рідке, при підвищенні температури або при зниженні тиску рідина перетворюється в газ. Всі ці переходи, як правило, оборотні. На прикладі діоксиду вуглецю вони представлені на малюнку зліва (Фазовая діаграма діоксиду вуглецю). Розташування ліній, що розмежовують області газоподібного, рідкого і твердого стану, а також положення потрійний точки, де сходяться ці три області, для кожної речовини свої. Надкритична область починається в критичній точці (позначена червоною крапкою), яка характеризується неодмінно двома параметрами - температурою і тиском (Ткр, РКР). Зниження або температури, або тиску нижче критичного виводить речовина з сверхкритического стану. У сверхкритическом стані здатні перебувати велика кількість речовин, фактично перехід в надкритичної стан обмежений температурою розкладання речовини.
Таким чином, сверхкритический флюїд - це речовина в сверхкритическом стані при температурі і тиску вище критичної точки. У сучасній літературі прийнято скорочене позначення надкритичних флюїдів - СКФ.
Речовина Формула Tкр ° C Pкр МПа Діоксид вуглецю СО2 31 7,4 Окис азоту N2O 36,4 7,3 Метан CH4 -82,3 4,7 Етан C2H6 32,3 4,9 Пропан C3H8 96,8 4,3 Аміак NH3 132,3 11,3
Факт існування критичної точки дозволив зрозуміти (посилання на історичну довідку), чому деякі гази, наприклад, водень, азот, кисень довгий час не вдавалося отримати в рідкому вигляді за допомогою підвищеного тиску, через що їх раніше називали перманентними газами (лат. Permanentis - постійний). З наведеного вище малюнка видно, що область існування рідкої фази розташована зліва від лінії критичної температури. Таким чином, для скраплення будь-якого газу необхідно його спочатку охолодити до температури нижче критичної. У таких газів як CO2 або Cl2 критична температура вище кімнатної (31 ° С і 144 ° С відповідно), тому їх можна сжижать при кімнатній температурі, тільки підвищуючи тиск. У азоту критична температура багато нижче кімнатної: -149,9 ° С, тому, якщо стискати азот, що знаходиться при нормальних умовах, то можна досягти в кінцевому підсумку сверхкритической області, але рідкий азот при цьому утворитися не може. Необхідно спочатку охолодити азот нижче критичної температури і потім, підвищуючи тиск, досягти області, де можливе існування рідини. Аналогічна ситуація для водню і кисню (критичні температури відповідно -239,9 ° С і -118,4 ° С), але для їх зрідження спочатку підвищують тиск, а потім охолоджують до температури нижче критичної шляхом скидання тиску. Речовини, для яких сверхкритическое стан найбільш легко досяжно (тобто потрібні порівняно невисокі температура і тиск), наведені в таблиці. У порівнянні з зазначеними речовинами критична точка для води досягається з великими труднощами: Tкр = 374,2 ° С і Pкр = 21,4 МПа.
Детальніше про властивості надкритичних флюїдів дивіться в статті «Надкритичні властивості» .
