Критическое состояние вещест­ва

КРИТИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА, состояние вещества, возникающее в критической точке и её окрестности, в котором сосуществующие в равновесии фазы по своим физическим свойствам становятся неотличимыми друг от друга. Для критического состояния вещества характерно возникновение критических явлений, а также изменение рода фазового перехода с 1-го на 2-й, сопровождающееся изменением характера кинетики этого перехода. В области состояний вещества вне пределов критического состояния вещества образование более упорядоченной фазы на фоне менее упорядоченной происходит обычно по механизму нуклеации, или зародышеобразования, тогда как в области критического состояния вещества установление ближнего порядка в менее упорядоченной фазе реализуется посредством флуктуационного механизма.

Наиболее простым примером критического состояния вещества является состояние однокомпонентной системы вблизи точки окончания фазовой границы газ – жидкость на диаграмме состояния давление (р) – температура (Г). Критическое  состояния вещества имеет место при одновременном выполнении двух условий: р ≥ р_кр, Т ≥ Т_кр, а при значительном превышении критических значений р_кр и Т_кр принято говорить о сверхкритическом состоянии вещества. При критическом состоянии вещества полностью отсутствуют физические различия между жидкостью и газом, в том числе становятся равными друг другу характеризующие эти фазы плотности ρ_ж и ρ_г. Наличие критического состояния вещества позволяет осуществить переход между этими фазами непрерывным образом, избежав обычного для фазового перехода 1-го рода газ – жидкость положительного или отрицательного (в зависимости от направления перехода) скачка плотности Δρ = ρ_ж – ρ_г, поглощения или выделения (в зависимости от направления перехода) теплоты фазового перехода, а также появления межфазного поверхностного натяжения.

Отсутствие теплоты перехода при использовании критического состояния вещества связано с плавным изменением одной из термодинамических функций состояния – энтропии, характеризующей степень упорядоченности (в данном случае так называемого ближнего порядка) жидкой фазы по сравнению с газообразной. Для фазовой границы жидкость – твёрдое тело на диаграмме (р, Т) критическая точка (и, следовательно, критическое состояние вещества) отсутствует, поскольку характеризующий твёрдое тело так называемый дальний порядок в принципе не может быть непрерывным образом получен из характеризующего жидкость ближнего порядка.

В многокомпонентных системах возникновение критического состояния вещества становится возможным на линиях или поверхностях, соединяющих критические точки отдельных компонентов.

Лит. смотри при ст. Критические явления.

Ю. Г. Рудой.