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水と二酸化炭素の相図はどのように異なりますか?

水と二酸化炭素の位相図は、その形状とトリプルおよびクリティカルポイントの位置が大きく異なります。主な違いの内訳は次のとおりです。

1。形状と向き:

* 水: 水の位相図には、一般的に傾斜した固液境界があります 、氷の融点が圧力とともに増加することを示しています。これはほとんどの物質にとって珍しいことです。

* 二酸化炭素: 二酸化炭素の位相図には、の傾斜固形液体境界があります 、ほとんどの物質に典型的です。これは、ドライアイスの融点が圧力の増加とともに減少することを意味します。

2。トリプルポイント:

* 水: 水のトリプルポイントは0.01°Cおよび611.73 PAで発生します。これは、この特定の温度と圧力で、3つの相(固体、液体、ガス)すべてが平衡状態で共存できることを意味します。

* 二酸化炭素: 二酸化炭素のトリプルポイントは、-56.4°Cおよび518 kPaで発生します。この点は昇華ポイントでもあります。つまり、固体CO2はこの圧力で直接ガスに変換できます。

3。クリティカルポイント:

* 水: 水の臨界点は、374°Cおよび22.064 MPaで発生します。これは、液体と気体の水が区別できなくなる温度と圧力を表しています。

* 二酸化炭素: 二酸化炭素の臨界点は、31.1°Cおよび7.38 MPaで発生します。

4。昇華:

* 水: 昇華(ガスから固体)は水で可能ですが、非常に低い圧力条件下で発生します。

* 二酸化炭素: 昇華は、大気圧での二酸化炭素の支配的なプロセスです。これが、ドライアイスが溶けるのではなく「消える」ように見える理由です。

なぜ違いがありますか?

相図の違いは、水と二酸化炭素のユニークな分子特性から生じます。

* 水中の水素結合: 水分子は、水素結合を通じて互いに強く引き付けられ、水はその高融点と沸点、異常な氷密度、傾斜した固液境界を与えます。

* van der waals co2: 二酸化炭素分子は、より弱いファンデルワールスの力を介して相互作用し、融点と沸点が低く、固液境界の典型的な負の勾配をもたらします。

要約:

水と二酸化炭素の位相図は、さまざまな圧力と温度条件下での物質の多様な挙動を示しています。これらの違いは、各物質の相転移を支配する明確な分子相互作用によって根本的に駆動されます。

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