Критическая точка

КРИТИЧЕСКАЯ ТОЧКА, конечная точка кривой сосуществования фаз (фазовой границы), описывающей на фазовой диаграмме термодинамическое равновесие двух фаз вещества. Критической точке соответствует критическое состояние вещества; в окрестности критической точки наблюдаются критические явления.

Для системы жидкость – газ экспериментальная зависимость давления р от объёма V при разных температурах Т (изотермы) имеет вид, представленный на рисунке. Точки перехода изотерм на горизонтальные участки образуют пограничную кривую (бинодаль) aKb, ниже которой система жидкость – газ находится в двухфазном состоянии, а выше – в однофазном. Горизонтальные участки изотерм с ростом Т непрерывно стягиваются в точку К, в которой удельные объёмы (или плотности) жидкости и газа становятся равными. В этой точке исчезает двухфазное состояние, образуется новое состояние (фаза). Оно называется критическим, а сама точка К – критической точкой. Этой точке соответствуют так называемые критические параметры: Т_кр (критическая температура), р_кр (критическое давление), V_кp (критический объём). Каждое вещество имеет свою критическую точку. В однокомпонентной системе существует только одна критическая точка. В многокомпонентных системах существуют кривые или поверхности критических точек. В растворах (смесях) при изменении содержания одного из компонентов наблюдается кривая критических точек, так как при этом добавляется новый параметр – критическая концентрация х_кр.

Критическая точка является в математическом отношении особой точкой для термодинамических функций системы, которые в этой точке принимают экстремальные значения –  либо бесконечность, либо нуль. В частности, теплоёмкость, сжимаемость, коэффициент термического расширения, коэффициент поглощения звука обращаются в бесконечность, а теплота перехода, скорость звука, коэффициент диффузии, разность плотностей жидкости и пара, поверхностное натяжение обращаются в нуль.

В соответствии с числом фаз, которые становятся тождественными в критических точках, введены понятия трикритической, тетракритической и других поликритических (мультикритических) точек. Критические и поликритические точки обнаружены на фазовых диаграммах спонтанно упорядоченных сред. В магнетиках эти точки получили название магнитных критических точек, в сегнетоэлектриках – сегнетоэлектрических критических точках, и т.д.

Лит. смотри при ст. Критические явления.

И. К. Камилов.