临界温度和临界压力

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临界温度与临界压力区别

临界温度与临界压力区别

在临界温度及临界压力下,气态与液态已无明显差别;超过临界压力时,温度降至临界温度以下就全部变为液体,没有相变阶段和相变潜热。反之的气化过程也相同。

对内压缩流程,液氧在装置内压缩到所需的压力后再在高压热交换器中复热气化。如果液氧的压缩压力低于临界压力(例如炼钢用氧压力3.0MPa),则在热交换器的气化过程中,有一段吸收热量、温度不变的气化阶段,然后才是气体温度升高的过热阶段;如果液氧的压缩压力高于临界压力(例如化学工业用氧压力6.0MPa或更高),则在热交换器的气化过程中,没有一个温度不变的气化阶段。这将影响高压热交换器的传热性能,在设计时需要充分考虑。

什么是临界温度和临界压力

什么是临界温度和临界压力

什么是临界温度和临界压力

简单地说,临界温度就是某种气体能压缩成液体地最高温度,高于这个温度,无论多大压力都不能使它液化。这个温度对应地压力就是临界压力。

1869年Andrews首先发现临界现象.任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。

超临界流体(SCF)是指在临界温度和临界压力以上的流体。高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之为SCF.自从1869年Andrews首先发现临界现象以来,各种研究工作陆续开展起来,其中包括1879年Hannay和Hogarth测量了固体在超临界流体中的溶解度,1937年Michels等人准确地测量了CO2近临界点的状态等等。在纯物质相图上,一般流体的气-液平衡线有一个终点——临界点,此处对应的温度和压力即是临界温度(Tc)和临界压力(Pc)。当流体的温度和压力处于Tc和Pc之上时,那么流体就处于超临界状态(supercritical状态,简称SC 状态)。超临界流体的许多物理化学性质介于气体和液体之间,并具有两者的优点,如具有与液体相近的溶解能力和传热系数,具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。同时它也具有区别于气态和液态的明显特点:

(1)可以得到处于气态和液态之间的任一密度;

(2)在临界点附近,压力的微小变化可导致密度的巨大变化。

空气的临界压力和临界温度

空气的临界压力和临界温度

空气的临界压力和临界温度

1. 引言

空气是地球大气中最常见的气体组合,由氮气、氧气、水蒸气和其他少量气体组成。在特定的条件下,空气会经历一种称为临界状态的特殊状态,此时空气的压力和温度达到临界压力和临界温度。

本文将介绍空气的临界压力和临界温度的概念、特性和应用,并探讨其与物质相态转变的关系。

2. 临界压力和临界温度的定义

2.1 临界压力

临界压力是指在特定温度下,物质由气态转变为液态时所需要的最低压力。对于空气来说,临界压力是指空气由气态转变为液态时所需要的最低压力。

2.2 临界温度

临界温度是指在特定压力下,物质由气态转变为液态时所需要的最低温度。对于空气来说,临界温度是指空气由气态转变为液态时所需要的最低温度。

3. 空气的临界压力和临界温度的特性

3.1 临界点

当空气的压力和温度同时达到临界压力和临界温度时,空气处于临界点。在临界点,气体和液体之间的界限消失,无法区分出气态和液态。

3.2 临界状态下的物性

在临界点附近,空气的物性表现出一些特殊的特性,如密度、粘度和热导率等。这些特性的变化将对空气的流动、传热和传质等过程产生重要影响。

3.3 临界压力和临界温度的变化规律

临界压力和临界温度是物质的固有特性,它们与物质的分子结构和相互作用有关。不同物质的临界压力和临界温度存在一定的差异,但都可以通过实验测定得到。

4. 空气的临界压力和临界温度的应用

4.1 超临界流体技术

超临界流体技术是利用物质在超临界状态下的特性进行研究和应用的一种新兴技术。空气的临界压力和临界温度是超临界流体技术的重要参数之一,可以用于超临界流体的制备、分离和催化等方面。

气体的临界常数包括临界温度、临界压力、临界摩尔体积等.临界

气体的临界常数包括临界温度、临界压力、临界摩尔体积等.临界

气体的临界常数包括临界温度、临界压力、临界摩尔体积等。临界温度是指在这个温度之上,无论加多大的压力都不能使气体液化的温度。临界压力是指气体在临界温度之下液化时所需的最低压力。临界摩尔体积是指气体在临界温度、临界压力之下1摩尔的体积,可以由临界密度来计算。

临界温度、临界压力、临界摩尔体积是指共存的气相与液相的密度正好相等时的热力学温度、压力和摩尔体积的值。

单质气体的临界常数

Critical Constants of Elementary Substance Gases

无机化合物气体的临界常数

Critical Constants of Inorganic Compound Gases

有机化合物气体的临界常数

Critical Constants of Organic Compound Gases

表中的符号意义如下。

α——吸收系数,指在气体分压等于101.325 kPa时,被一体积水所吸收的该气体体积(已折合成标准状况);l——是指气体在总压力(气体及水气)等于101.325 kPa时溶解于1体积水中的该气体体积;

q——是指气体在总压力(气体及水气)等于101.325 kPa时溶解于100 g水中的气体质量(单位:g)。

气体在水中的溶解度

水蒸气临界温度和临界压力

水蒸气临界温度和临界压力

水蒸气临界温度和临界压力

水蒸气是常见的气态物质之一,其性质随着温度和压力的变化而发生变化。在特定的

温度和压力下,水蒸气会发生相变,从气态变为液态或固态,此时的温度和压力被称为临

界温度和临界压力。本文将对水蒸气的临界温度和临界压力进行详细介绍。

1. 临界温度

临界温度是指在一定压力下,气态物质与液态物质的界面消失,两相间的界限消失,

物质变成一种样子。对于水蒸气而言,当它的温度高于647.14K(373.95℃)时,无论压力如何,它都不再存在液态状态,而完全转化为气态状态。因此,647.14K被称为水蒸气的

临界温度。

水蒸气的临界温度是根据气液相平衡理论和热力学原理确定的。在超过临界温度的情

况下,无论增加多少压力,水蒸气都不会转化成液态。当水蒸气温度降低到临界温度以下时,增加压力,水蒸气开始液化,产生液态相。

2. 临界压力

临界压力是指在临界温度下,气态物质的密度与液态物质的密度相等,两相之间没有

界面,被称为连续状态。临界压力是水蒸气从气态向液态转化所需的最小压力,也就是在

临界温度下将水蒸气压缩成液态所需的最小压力。

3. 水蒸气临界状态

当水蒸气的温度和压力都分别达到临界温度和临界压力时,它会进入临界状态。此时,水蒸气不再分为气态和液态,而成为一种连续的状态。在临界状态下,水蒸气的密度很高,结构十分致密,其物理和化学性质与液态和气态有很大不同。

4. 应用和意义

水蒸气的临界温度和临界压力是热力学基础常数,具有广泛的应用价值。在石油、化工、航空航天、核能等领域,临界温度和临界压力是确定流体气体状态、计算流体动力学

临界温度定义是指使物质由气相变为液相

临界温度定义是指使物质由气相变为液相

临界温度定义是指使物质由气相变为液相

一、引言

在物质的相变过程中,温度是一个非常重要的参数。而临界温度则是一种特殊的情况,它指的是使物质由气相变为液相的临界点。本文将探讨临界温度的定义以及其对物质性质和应用的影响。

二、临界温度定义

临界温度定义是指在一定压力下,物质由气相变为液相的最低温度。当温度低于临界温度时,气体将逐渐凝结成液体;而当温度高于临界温度时,无论如何增加压力,物质都无法转变为液相。

三、临界温度的性质

1.温度和压力的关系:临界温度对应着临界压力,它们是一对不可分割的物理参数。临界温度越高,对应的临界压力也会越高。

2.气液临界点:在临界温度下,气体和液体的性质开始相互靠近。物质在气液两相之间的临界点具有很高的渗透性和相似的密度。

3.独特的物性变化:临界温度下,物质的密度和折射率等物性会发生剧烈的变化。这些独特的物性变化为临界温度的应用提供了基础。

四、临界温度的应用

1.超临界流体萃取:在临界温度和临界压力下,物质的密度和溶解性突然增加,因此超临界流体可以以溶剂的方式进行高效的提取和分离。这种技术在制药、化工等领域有着重要应用。

2.超临界干燥:超临界干燥是一种利用超临界流体将物质从液相直接转变为气相的干燥技术。由于临界温度的存在,物质在快速脱水的同时可以保持其原有的结构和性质。

3.超临界反应:某些化学反应在超临界条件下具有更高的速率和选择性。临界温度的控制可以实现催化剂的再生和废物的处理。

五、结论

临界温度的定义是指使物质由气相变为液相的临界点。它对物质的性质和应用具有重要影响。在超临界流体萃取、超临界干燥和超临界反应等领域,临界温度的应用展现出了其独特的作用。随着对临界温度的深入研究,我们相信会有更多新的应用和技术将不断涌现。

临界温度和临界压力

临界温度和临界压力

临界温度和临界压力

因为任何气体在一点温度和压力下都可以液化,温度越高,液化所需要的压力也越高,但是当温度超过某一数值时,即使在增加多大的压力也不能液化,这个温度叫临界温度,在这一温度下最低的压力就叫做临界压力,例如:水的临界温度为374.15℃,临界压力为225.65kgf/cm2;,氨的临界温度为132.4℃,临界压力为115.2kgf/cm2;。

通常我们所见到的物质常以三种形态存在,即固体、液体和气体。形态是物质的一种属性,不同物质的形态有所不同,如铁是固体,水是液体,空气是气体等。一种物质所具有的形态与其所存在的客观条件有关,并非永恒不变。例如,在一般情况下二氧化碳是气体,但在一定的低温和一定压力下也可以是液体或固体(俗称干冰)。其它物质的形态也同样随着外界条件的变化而改变。

气体变成液体的过程叫做气体的液化。对气体能否变成液体的问题是有个认识过程的。早在19世纪以前,曾认为气体本质上就是气体,不能使之改变。只是在19世纪20年代,人们才成功地用加大压力的办法做氨气、氯气、二氧化碳及其它一些气体变成液体。但是还有许多其它气体(如组成空气的主要成分——氮气和氧气),虽然作了很大努力,也不能使之液化。因此,人们曾错误地认为当时还不能液化的这些气体是“永久气体”,这种形而上学的观点,阻碍了人们进一步研究如何使空气液化的工作。随着科学的不断发展,人们逐渐认识到:组成物质的分子间都存在相互吸引和相互排斥的两种作用力,当分子间相互排斥力>分子间相互吸引力时,物质的气体;当分子间的相互吸引力>分子间的相互排斥

什么是临界温度和临界压力

什么是临界温度和临界压力

什么是临界温度和临界

压力

Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

什么是临界温度和临界压力

简单地说,临界温度就是某种气体能压缩成液体地最高温度,高于这个温度,无论多大压力都不能使它液化。这个温度对应地压力就是临界压力。

1869年Andrews首先发现临界现象.任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。

超临界流体(SCF)是指在临界温度和临界压力以上的流体。高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之为SCF.自从1869年Andrews首先发现临界现象以来,各种研究工作陆续开展起来,其中包括1879年Hannay和Hogarth 测量了固体在超临界流体中的溶解度,1937年Michels等人准确地测量了CO2近临界点的状态等等。在纯物质相图上,一般流体的气-液平衡线有一个终点——临界点,此处对应的温度和压力即是临界温度(Tc)和临界压力(Pc)。当流体的温度和压力处于Tc和Pc之上时,那么流体就处于超临界状态(supercritical状态,简称SC 状态)。超临界流体的许多物理化学性质介于气体和液体之间,并具有两者的优点,如具有与液体相近的溶解能力和传热系数,具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。同时它也具有区别于气态和液态的明显特点:

氧气临界压力和临界温度

氧气临界压力和临界温度

氧气临界压力和临界温度

氧气临界压力和临界温度是研究氧气物理性质时非常重要的参数。它们描述了氧气在高压和高温条件下的特性,对于了解氧气的相变行为以及在工业和科学研究中的应用具有重要意义。

我们来介绍一下氧气的临界压力。临界压力是指在临界温度下,气体和液体之间不再有明显的界面,而是形成一个连续的相。对于氧气来说,其临界压力约为50.4大气压。当压力超过临界压力时,无论温度如何,氧气都无法保持液态,而会转变为气态。临界压力的确定对于工业上的氧气液化和分离具有重要意义。

接下来,我们来了解一下氧气的临界温度。临界温度是指在临界压力下,气体和液体之间不再有明显的相变,而是形成一个连续的相。对于氧气来说,其临界温度约为-118.6摄氏度。当温度低于临界温度时,无论压力如何,氧气都无法保持气态,而会转变为液态。临界温度的确定对于工业上的氧气气化和气体储存具有重要意义。

氧气的临界压力和临界温度是氧气物理性质中的重要参数。它们的确定对于氧气在高压高温条件下的相变行为和应用具有重要意义。在工业上,我们可以利用这些参数来控制和调节氧气的物理状态,以满足不同的需求。在科学研究中,研究氧气在临界状态下的行为,可以帮助我们更好地理解氧气的性质和特性。

氧气的临界压力和临界温度是研究氧气物理性质中的重要参数,对

于工业应用和科学研究具有重要意义。通过对这些参数的研究和应用,我们可以更好地控制和利用氧气,推动工业和科学的发展。

ipa临界温度和临界压力

ipa临界温度和临界压力

ipa临界温度和临界压力

IPA(异丙醇)是一种常用的有机溶剂,具有很多重要的应用场合,其中的临

界温度和临界压力是衡量其物理性质的重要参数。IPA的临界温度和临界压力分别

为235.6°C和4.6MPa。

临界温度是指在该温度以上,液体和气体不再有区别,成为一种无定形的物质,而临界压力则是指在该压力以上,液体和气体之间的边界消失,无法区分。临界温度和临界压力是物质的独特性质,对于IPA来说,这两个参数决定了其在高温高

压条件下的物理状态和性质。

在工业生产中,了解IPA的临界温度和临界压力是非常重要的。因为在这些条

件下,IPA的物理性质将发生巨大变化,如密度、粘度、溶解度等,这对于反应过程、分离和提纯等工艺设计具有重要的指导意义。此外,临界温度和临界压力还可以用于计算IPA在不同条件下的热力学性质,如焓、熵等,为工艺参数的优化提

供依据。

总的来说,IPA的临界温度和临界压力是衡量其物理性质的重要参数,对于工

业生产和科学研究都具有重要的意义。在实际应用中,需要结合这两个参数,合理选择工艺条件,以实现对IPA的高效利用和生产。IPA的临界温度和临界压力的准确测定和理解,将有助于更好地应用和开发这一有机溶剂。

ipa临界温度和临界压力

ipa临界温度和临界压力

ipa临界温度和临界压力

IPA临界温度和临界压力是指异丙醇(IPA)在特定条件下的温度和压力值,这些值是衡量异丙醇特性和行为的重要参数。

临界温度是指物质在一定压力下发生相变,从液态转变为气态的最低温度。对于异丙醇而言,其临界温度通常是指在标准大气压下的最高压力值对应的最低温度,低于此温度时,物质无法完全气化。而临界压力则是指在临界温度下,物质完全气化所需的压力。在工业生产和科学实验中,了解物质的临界温度和临界压力是非常重要的,因为它们涉及到物质的相态变化、化学反应、气体分离等多个方面。

以异丙醇为例,其临界温度通常为130°C左右,而临界压力约为4MPa。这意味着在130°C的温度和4MPa的压力下,异丙醇可以完全气化。在实际应用中,了解并掌握这些参数有助于更好地控制异丙醇的相态变化和反应过程,优化生产工艺和提高产品质量。

总结来说,IPA临界温度和临界压力是指异丙醇在特定条件下的温度和压力值,这些值是衡量异丙醇特性和行为的重要参数。了解并掌握这些参数有助于更好地控制异丙醇的相态变化和反应过程,为实际应用提供重要的参考和指导。

制冷剂的临界压力和临界温度

制冷剂的临界压力和临界温度

制冷剂的临界压力和临界温度

制冷剂的临界压力和临界温度是选择制冷剂的重要参数,不同制冷剂的临界压力和临界温度不同,需要根据使用场合选择合适的制冷剂。例如氨制冷剂的临界温度是133℃,临界压力是11.417MPa。氨制冷剂在冷凝器和蒸发器中的压力适中,单位容积制冷量较大,汽化潜热大,制冷和放热系数高,因此在大型冷库、超市食品陈列柜中有广泛应用。

又例如R12制冷剂的临界温度是112.04℃,临界压力是4.115MPa。当压力为0.74MPa时,R12的饱和温度为30℃。

以上是一般制冷剂的情况,具体选择需要根据实际使用情况来定。

气体被液化的条件

气体被液化的条件

气体被液化的条件主要包括温度和压力两个方面。根据物质的特性,不同气体具有不

同的液化条件。

1. 温度:气体被液化的关键是将其冷却到临界温度以下。临界温度是指在一定压力下

气体不能通过加压冷却而转变为液体的最高温度。当气体的温度降低到临界温度以下,分子运动减慢,间距缩小,从而形成液态。

2. 压力:液化气体的压力一般要高于其临界压力。临界压力是指在一定温度下气体不

能通过降压冷却而转变为液体的最低压力。通过增加气体的压力,可以使气体分子更

加接近,相互作用增强,从而有利于气体分子之间的吸引力,促进气体转变为液体。

需要注意的是,不同气体的液化条件并不相同。一些气体在常温常压下就能够液化,

例如二氧化碳和氨气。而对于一些具有较高临界温度和临界压力的气体,如氢气和氦气,需要更低的温度和更高的压力才能使其液化。

在工业上,常用的液化气体包括液化石油气(LPG)、液化天然气(LNG)和液氧等。它们经过特定的冷却和压缩处理,使其转变为液态,方便储存和运输。

氮气临界温度和临界压力

氮气临界温度和临界压力

氮气临界温度和临界压力

一、概念解释

二、氮气临界温度和临界压力的实验测定方法

三、氮气临界温度和临界压力的理论计算方法

四、影响氮气临界温度和临界压力的因素

五、应用和意义

一、概念解释

1. 氮气:化学符号为N2,是一种无色无味的气体,在大气中占78%。

2. 临界点:指物质在高温高压下,液态与气态之间不存在明显分界线

的状态。在此状态下,物质的密度变化很小,容易发生相变。

3. 临界温度:指物质在达到一定压力下,液态与气态之间不存在明显

分界线的最高温度。

4. 临界压力:指物质在达到一定温度下,液态与气态之间不存在明显

分界线的最高压力。

二、氮气临界温度和临界压力的实验测定方法

1. 等容法:将一个恒定体积内充满了液体和蒸汽混合物的容器放入恒

定温度和恒定压力条件下进行实验,通过观察液相和气相的变化来确

定临界点。

2. 等压法:将一个恒定压力下充满了液体和蒸汽混合物的容器放入恒

定温度条件下进行实验,通过观察液相和气相的变化来确定临界点。

3. 等比热法:将一个小量的氮气逐渐加热,在不断增加压力的同时,测量其比热容。当比热容发生突变时,即为临界点。

三、氮气临界温度和临界压力的理论计算方法

1. 经验公式法:根据实验数据拟合出经验公式,可以用于计算其他物质的临界参数。但是由于经验公式是基于实验数据得出的,并不能完全符合理论预测。

2. 范德华方程法:利用范德华方程描述物质分子间作用力,从而计算出物质的临界参数。这种方法可以更好地解释物质分子间作用力对临界参数影响的本质。

四、影响氮气临界温度和临界压力的因素

1. 分子量:分子量越大,分子间作用力越强,临界参数越高。

临界温度和临界压力

临界温度和临界压力

临界温度和临界压力

因为任何气体在一点温度和压力下都可以液化,温度越高,液化所需要的压力也越高,但是当温度超过某一数值时,即使在增加多大的压力也不能液化,这个温度叫临界温度,在这一温度下最低的压力就叫做临界压力,例如:水的临界温度为374.15 ℃,临界压力为225.65kgf/cm 2;, 氨的临界温度为132.4 ℃,临界压力为115.2kgf/cm 2;。

通常我们所见到的物质常以三种形态存在,即固体、液体和气体。形态是物质的一种属性,不同物质的形态有所不同,如铁是固体,水是液体,空气是气体等。一种物质所具有的形态与其所存在的客观条件有关,并非永恒不变。例如,在一般情况下二氧化碳是气体,但在一定的低温和一定压力下也可以是液体或固体(俗称干冰)。其它物质的形态也同样随着外界条件的变化而改变。

气体变成液体的过程叫做气体的液化。对气体能否变成液体的问题是有个认识过程的。早在19 世纪以前,曾认为气体本质上就是气体,不能使之改变。只是在19 世纪20 年代,人们才成功地用加大压力的办法做氨气、氯气、二氧化碳及其它一些气体变成液体。但是还有许多其它气体(如组成空气的主要成分——氮气和氧气),虽然作了很大努力,也不能使之液化。因此,人们曾错误地认为当时还不能液化的这些气体是“永久气体”,这种形而上学的观点,阻碍了人们进一步研究如何使空气液化的工作。随着科学的不断发展,人们逐渐认识到:组成物质的分子间都存在相互吸引和相互排斥的两种作用力,当分子间相互排斥力>分子间相互吸引力时,物质的气体;当分子间的相互吸引力>分子间的相互排斥力或至少等于排斥力的时候,气体才有可能转变为液体。分子间的相互吸引作用,实际上可以认为不依赖于温度;相反,由分子的相互撞击而引起互相排斥作用则强烈地依

氮气临界温度和临界压力

氮气临界温度和临界压力

氮气临界温度和临界压力

氮气(N2)是我们周围广泛存在的气体之一,它在工业、航空航天、医疗等领域发挥着重要作用。了解氮气的物性参数对于正确应用和处理氮气至关重要。本文将重点讨论氮气的临界温度和临界压力,以帮助我们更好地了解和利用这种重要的气体。

1. 氮气的临界点

氮气的临界温度(Tc)和临界压力(Pc)是描述氮气状态的重要参数,它们代表着氮气的特殊状态,即氮气在该条件下无法继续液化。在临界点上,液氮和气氮不再有明显的界面,氮气的物理性质也发生了显著的变化。

2. 氮气的临界温度

氮气的临界温度是指在一定的压力下,氮气从气态向液态转变所需要的最低温度。氮气的临界温度为-146.9°C(或者77.4K),在这个温度下,无论增加压力如何,氮气都无法被液化。

当氮气温度低于临界温度时,氮气可以被液化。液氮是一种常见的冷却介质,具有很高的冷却效果。在液氮温度下,氮气变得非常低温,可以用于冷冻、超导等领域。然而,当温度接近或超过临界温度时,氮气由液态转变为气态的过渡变得极为困难。

3. 氮气的临界压力

氮气的临界压力是指在一定的温度下,氮气从气态向液态转变所需要的最低压力。氮气的临界压力为33.5 bar(或者3.39 MPa)。当氮气的压力超过临界压力时,

无论温度如何,氮气都无法保持液态。

氮气的临界压力决定了氮气在高压容器中的特性。在高压下,氮气可以被压缩为液态或超临界状态,以便在航空航天、化工等领域进行使用。临界压力还决定了构建高压氮气系统的设计压力。

4. 氮气临界温度和临界压力的应用

4.1 工业化学

氮气的临界温度和临界压力对工业化学过程具有重要影响。在高压高温条件下,氮气可以被用作超临界流体,用于催化反应、萃取和精馏等过程。超临界氮气具有较高的溶解能力和渗透性,可以提高反应速率和选择性。

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临界温度和临界压力

因为任何气体在一点温度和压力下都可以液化,温度越高,液化所需要的压力也越高,但是当温度超过某一数值时,即使在增加多大的压力也不能液化,这个温度叫临界温度,在这一温度下最低的压力就叫做临界压力,例如:水的临界温度为374.15℃,临界压力为225.65kgf/cm2;,氨的临界温度为132.4℃,临界压力为115.2kgf/cm2;。

通常我们所见到的物质常以三种形态存在,即固体、液体和气体。形态是物质的一种属性,不同物质的形态有所不同,如铁是固体,水是液体,空气是气体等。一种物质所具有的形态与其所存在的客观条件有关,并非永恒不变。例如,在一般情况下二氧化碳是气体,但在一定的低温和一定压力下也可以是液体或固体(俗称干冰)。其它物质的形态也同样随着外界条件的变化而改变。

气体变成液体的过程叫做气体的液化。对气体能否变成液体的问题是有个认识过程的。早在19世纪以前,曾认为气体本质上就是气体,不能使之改变。只是在19世纪20年代,人们才成功地用加大压力的办法做氨气、氯气、二氧化碳及其它一些气体变成液体。但是还有许多其它气体(如组成空气的主要成分——氮气和氧气),虽然作了很大努力,也不能使之液化。因此,人们曾错误地认为当时还不能液化的这些气体是“永久气体”,这种形而上学的观点,阻碍了人们进一步研究如何使空气液化的工作。随着科学的不断发展,人们逐渐认识到:组成物质的分子间都存在相互吸引和相互排斥的两种作用力,当分子间相互排斥力>分子间相互吸引力时,物质的气体;当分子间的相互吸引力>分子间的相互排斥

力或至少等于排斥力的时候,气体才有可能转变为液体。分子间的相互吸引作用,实际上可以认为不依赖于温度;相反,由分子的相互撞击而引起互相排斥作用则强烈地依赖于温度,所以只有当气体的温度降低到一定程度时,才有可能使分子间的吸引作用≥分子间的排斥作用。即才有可能使气体变为液体。这种使分子间的吸引作用等于分子间的排斥作用时,所许可存在的最高温度叫做该气体的临界温度。当高于临界温度时无论外加多大的压力,都不能使气体液化。在临界温度下使气体液化所需的最低压力,叫做临界压力。

不同的气体,它们的临界温度和临界压力也不相同,临界温度较高的气体,如氨、氯气、二氧化碳,二氧化硫和乙炔等气体,在常温下(低于它们的临界温度)加压就能液化,临界温度较低的气体,如氧气、一氧化碳等,需经压缩并冷却到一定温度以下才能液化;临界温度很低的气体如氢和氦等,需经压缩并冷却到接近绝对零度(-273.16℃)的低温才能液化。氦的临界温度最低,它是最后一个转变成液体的气体。

随着生产的发展,液化气体有着广泛的应用。将气体变成液体后体积大为减小,便于贮存运输和使用。例如我们常见的液氨、液氯和液化石油气(主要成分是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯)等。气体的液化也常用于混合气体的分离,如空气液化后,可用来分离出氮气、氧气及其它稀有气体等,此外,气体的液化对现代科学技术的发展也具有重要的意义,例如液氧可用于制造液氧炸药和高能燃料的助燃剂。液氢可用作高能燃料;液氦可用来获得绝对零度(-273.16℃)的低温等。

1869年Andrews首先发现临界现象.任何一种物质都存在三种相态----气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。

超临界流体(SCF)是指在临界温度和临界压力以上的流体。高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。处于超临界状态时,气液两相性质非常接近,以至于无法分辨,故称之为SCF.自从1869年Andrews首先发现临界现象以来,各种研究工作陆续开展起来,其中包括1879年Hannay和Hogarth测量了固体在超临界流体中的溶解度,1937年Michels等人准确地测量了CO2近临界点的状态等等。在纯物质相图上,一般流体的气-液平衡线有一个终点——临界点,此处对应的温度和压力即是临界温度(Tc)和临界压力(Pc)。当流体的温度和压力处于Tc和Pc之上时,那么流体就处于超临界状态(supercritical状态,简称SC 状态)。超临界流体的许多物理化学性质介于气体和液体之间,并具有两者的优点,如具有与液体相近的溶解能力和传热系数,具有与气体相近的黏度系数和扩散系数。同时它也具有区别于气态和液态的明显特点:

(1)可以得到处于气态和液态之间的任一密度;

(2)在临界点附近,压力的微小变化可导致密度的巨大变化。

由于黏度、介电常数、扩散系数和溶解能力都与密度有关,因此可以方便地通过调节压力来控制超临界流体的物理化学性质。与常用的有机溶剂相比,超临界流体特别是SC CO2、SC H2O还是一种环境友好的溶剂。正是这些优点,使得超临界流体具有广泛的应用潜力,超临界流体萃取分离技术已得到了广泛的医药

方面应用。

超临界流体萃取(Supercritical Fluid extrac-ion,SPE)是一项新型提取技术,超临界流体萃取技术就是利用超临界条件下的气体作萃取剂,从液体或固体中萃取出某些成分并进行分离的技术。

超临界条件下的气体,也称为超临界流体(SF),是处于临界温度(Tc)和临界压力(Pc)以上,以流体形式存在的物质。通常有二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧化二氮(N2O)、乙烯(C2H4、三氟甲烷(CHF3)等。

超临界流体萃取的基本原理:当气体处于超临界状态时,成为性质介于液体和气体之间的单一相态,具有和液体相近的密度,粘度虽高于气体但明显低于液体,扩散系数为液体的10~100倍,因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力,能够将物料中某些成分提取出来。并且超临界流体的密度和介电常数随着密闭体系压力的增加而增加,极性增大,利用程序升压可将不同极性的成分进行分部提取。提取完成后,改变体系温度或压力,使超临界流体变成普通气体逸散出去,物料中已提取的成分就可以完全或基本上完全析出,达到提取和分离的目的。

物质的四种状态(固态、液态、气态和超临界状态)随着它的温度和压力而改变。以CO2为例,CO2在三相点(T)上,固、液、气三相共存的温度T(tr)为-56.4℃(217K),压力P(tr)为5.2×105Pa。CO2的蒸气压线终止于临界点C(Tc=31.3℃,Pc=73.8×105Pa,ρc=0.47 g/cm3)。超过临界点以上,液气两相的界面消失,成为超临界流体(SF)[2]。SF的扩散系数(~10-4cm2/s)比一般液体的扩散系数(~10-5cm2/s)高一个数量级,而它的粘度(~10-4N s/m2)要低于一般液体(~10-3Ns/m2)一个数量级。与液-液萃取系统相比,SF系统具有较快的质量传递和萃取速度。因此能有效地穿入固体样品的空隙中进行萃取分离。SF的密度随

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