1。トリプルポイント:
* 水: 固体、液体、およびガス相が平衡状態で共存するトリプルポイントは、比較的低い圧力(0.006大気)と0.01°Cの温度で発生します。これが、氷がゼロ下の温度で存在できる理由です。
* 二酸化炭素: 二酸化炭素のトリプルポイントは、はるかに高い圧力(5.11大気)で、温度は-56.6°Cです。これは、固体二酸化炭素(ドライアイス)が大気圧でガスに直接昇華することを意味します。
2。クリティカルポイント:
* 水: 液体とガス相が区別できないようになる水の臨界点は、高圧(218大気)と374°Cの温度です。これが、この温度の上で水を沸騰させることが不可能である理由です。
* 二酸化炭素: 二酸化炭素の臨界点は、圧力が低く(73.8大気)、温度は31°Cです。これは、二酸化炭素を比較的中程度の圧力や温度で液化できることを意味します。
3。固体平衡線の勾配:
* 水: 水の固形液体平衡線の勾配は陰性であり、圧力の増加が液体状態を好むことを意味します。これが、圧力融解として知られる現象である圧力下で氷が溶ける理由です。
* 二酸化炭素: 二酸化炭素の固形液体平衡線の勾配は正であり、圧力の増加が固体状態を好むことを意味します。これが、大気圧でドライアイス昇華の理由です。
4。昇華:
* 水: 低い圧力と温度で水が昇華しますが、このプロセスは比較的遅いです。
* 二酸化炭素: 二酸化炭素は、大気圧で固体からガスに直接昇華します。これが、ドライアイスが冷却と特殊効果の作成に使用される理由です。
5。位相挙動:
* 水: 水は正常な相の挙動を示します。つまり、その液相は大気圧と室温で安定しています。
* 二酸化炭素: 二酸化炭素は異常な相挙動を示します。その固相は大気圧で安定しており、その液相は5.11大気を超える圧力でのみ存在します。
要約:
水と二酸化炭素の相図の違いは、さまざまな分子間力と分子構造に起因しています。水には強い水素結合があり、溶融点と沸点が高く、固形液体平衡線の負の勾配になります。二酸化炭素は、より弱いファンデルワールスの力を備えており、融解点と昇華点が低く、固液平衡線の正の勾配があります。これらの違いは、それらの多様な物理的特性とアプリケーションを説明しています。