Apa titik kritisnya?
Fluida kritis adalah zat apa pun pada tekanan dan suhu tertentu, yang dikenal sebagai titik kritis. Titik kritis adalah suhu tertinggi di mana cairan dan gas (dari zat murni) dapat hidup berdampingan dan sesuai dengan suhu yang berbeda untuk setiap zat. Pengalaman sehari-hari tidak memberi kita petunjuk tentang sifat titik kritis, karena suhu lingkungan jauh di atas suhu kritis azote (-147 ° C) dan jauh lebih rendah daripada suhu kritis air (374 °C). ).
Bayangkan kita memanaskan wadah tertutup, dengan sekitar sepertiga air dan tanpa udara. Air cair memuai ketika dipanaskan, tetapi beberapa menguap ke ruang yang ditempati oleh uap di atas cairan. Massa jenis zat cair berkurang dan massa jenis uap bertambah sampai, pada suhu kritis, massa jenis zat cair dan gas menjadi sama. Pada titik ini, cairan dan gas tidak dapat dibedakan dalam segala hal: permukaan (meniskus) yang memisahkan mereka menghilang dan panas laten dihilangkan.
opalesensi kritis
Sifat titik kritis
Dekat titik kritis ada perubahan dramatis dalam sifat fisik sistem:
- Fluktuasi kerapatan, yang disebabkan oleh agregasi kelompok molekul secara acak, diperkuat dan menyebabkan hamburan cahaya datang. Cairan umumnya transparan, seperti xenon atau air, dibiarkan dengan penampilan seperti susu.
- Cairan menjadi sangat ‘lunak’ dan terkompresi di bawah pengaruh beratnya sendiri. Misalnya tekanan kecil 4 mm Hg menyebabkan kompresi 10% di xenon. Di sisi lain, ketinggian 1 km diperlukan untuk mendapatkan variasi kepadatan atmosfer yang serupa.
- Fluida menjadi sangat lambat dari sudut pandang termal – pengangkutan panas sepanjang 1 cm xenon di dekat titik kritis dapat memakan waktu berhari-hari, sedangkan untuk udara ambien hanya membutuhkan 1 detik.
Waxing titik kritis, difusi timbal balik antara dua fase praktis berhenti, gelombang suara sangat dilemahkan dalam ruang panjang gelombang kecil, sinar laser sangat tersebar (lihat halaman berikutnya), kapasitas panas dan konduktivitas Perbedaan termal berbeda dan dibutuhkan jam, atau bahkan berhari-hari, untuk mencapai kesetimbangan termal setelah gangguan tersebut. Namun, aspek fundamental, yang paling mengejutkan dari sistem kritis, adalah universalitasnya : struktur mikroskopis menjadi tidak relevan dan sistem yang berbeda memiliki sifat kritis yang sama.
Faktanya, telah diverifikasi bahwa zat yang berbeda memiliki karakteristik yang persis sama pada titik kritisnya. Dengan demikian, studi suatu zat pada titik kritis memungkinkan diperoleh informasi untuk semua zat lain dengan karakteristik yang sama (xenon, misalnya, dipilih karena suhu kritis dan densitasnya mudah diakses).
Cara mempelajari titik kritis
Termodinamika tidak menjelaskan sifat-sifat sistem pada titik kritis, karena perilakunya ditentukan oleh fluktuasi dan memerlukan deskripsi mikroskopis. Baru pada tahun 60-an dan 70-an abad terakhir, kemajuan mendasar berdasarkan Fisika Statistik terjadi. Ini memungkinkan pemahaman kita tentang transisi fase, fenomena kritis dan memunculkan dua konsep baru: universalitas dan invarian skala .