
臨界溫度(Critical Temperature)是熱力學與材料科學中的核心概念,指物質在氣液相變過程中能夠維持氣液兩相平衡的最高溫度值。當溫度超過臨界溫度時,無論施加多大壓力,氣體都無法通過壓縮轉化為液體。這一參數在工業氣體存儲、超導體研發和化工流程設計中具有關鍵作用。
根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義,臨界溫度對應的物質狀态稱為臨界點,此時物質的液相和氣相密度相等,界面消失。例如水的臨界溫度為374°C,二氧化碳為31°C(參考《CRC化學與物理手冊》)。
《牛津英漢雙解科技詞典》明确标注:
在工程領域,該參數常與臨界壓力(Critical Pressure)組合使用,構成完整的物質相變特征參數體系(參考《化工熱力學基礎》教材)。當前研究熱點包括通過分子調控提升功能材料的臨界溫度參數,相關進展可見《自然·材料》期刊最新研究成果。
臨界溫度是物質在氣液兩相平衡體系中的關鍵熱力學參數,以下是其詳細解釋及關聯知識:
臨界溫度(Critical temperature)指物質以液态形式存在的最高溫度,即氣态物質能被液化的溫度上限。超過此溫度時,無論施加多大壓力,氣體都無法液化(如氦的臨界溫度為-268℃)。
在臨界溫度(Tₐ)對應的臨界壓力(Pₐ)下,氣液兩相性質完全趨同:
通過範德華方程可計算臨界參數: $$ left(p + frac{a}{V_m}right)(V_m - b) = RT $$ 其中臨界溫度公式為: $$ T_c = frac{8a}{27Rb} $$ 式中a反映分子間吸引力,b為分子體積,說明臨界溫度由物質微觀特性決定。
物質 | 臨界溫度 | 臨界壓力 |
---|---|---|
水 | 374℃ | 22.06MPa |
二氧化碳 | 31℃ | 7.38MPa |
氧氣 | -118℃ | 5.08MPa |
數據來源:
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