A kritikus pont a fázisátmenetek fázisátmenete. Ez egy másik vadállat, mint a mindennapi malomfázis-átmenet, például a víz gőzzé forrása vagy a jég olvadássá válása.

Az Ön által bemutatott ábra nagyon félrevezető színhasználatában. A "sárga" szuperkritikus rendszer valójában nem létezik. A kritikus ponton túl a gáz nem különböztethető meg a folyadéktól. Tehát egy speciális sárga régió helyett a szuperkritikus régiónak a zöld (folyékony) és a rózsaszín / narancs (gáz) színátmenetnek kell lennie. A hármas pont és a kritikus pont közötti gőznyomás görbe az a görbe, amely mentén a folyadék egyensúlyban van a gázzal, vagyis ezeknek a fázisoknak ugyanaz a moláris szabad energiája $ G $. Nyilvánvalóan sok más tulajdonságban különböznek egymástól, beleértve a moláris entalpia $ H $, a moláris entrópia $ S $, a moláris térfogat $ V $ stb. ezeknek az értékeknek. Így egy ilyen fázisátmenet elsőrendű fázisátmenet, mint $ G $ első rendű deriváltja (például $ S = \ left (\ frac {\ partitális G} {\ részleges T } \ jobb) _ {P} $ és $ V = \ bal (\ frac {\ részleges G} {\ részleges P} \ jobb) _ {T} $) szakaszosak az átmenet során.

Ahogy halad a gőznyomás görbe mentén a kritikus ponthoz közelebb, a $ S $, $ H $, $ V $ stb. Végül a kritikus ponton a megszakadás megszűnik. Tehát az elsőrendű fázisátmenet elmúlik, és egyáltalán nem lép át a helye

Tegyük fel, hogy folyékony $ \ ce {CO2} $ -val kezdene, a $ T $ -nál valamivel alacsonyabb és $ P $ felett a kritikus pontnál, és haladjon a $ PT $ -területen az óramutató járásával ellentétes, ciklikus pályán a kritikus pont körül . Amint csökkentette a $ P $ értékét, különálló elsőrendű fázisváltás következne be a gázra - a $ \ ce {CO2} $ forrni fog -, de aztán amikor elérte a kör alját és elkezdte növelni a $ P $ -ot és $ T $, a kritikus ponton túllépve egyáltalán nincs fázisátmenet , ahogy a diagram sárga tartományára ment. Hasonlóképpen nem lenne fázisátmenet, amikor elérte a kör tetejét, és visszaköltözött "zöld" területre. Újra folyékony szén-dioxidot kapna, és amikor újra körbejárja a $ PT $ helyet, akkor ismét forrni kezd - ez egy különálló elsőrendű fázisátmenet. De soha nem sűrítené, abban az értelemben, hogy hirtelen gázról folyadékra változik. Visszatérés a folyékony $ \ ce {CO2} $ -ra fokozatos lenne, folytonosság nélkül.

Tehát, hogy konkrétan megválaszolja kérdéseit:

mi a fizikai magyarázat miért szükséges a kritikus hőmérséklet és a kritikus nyomás egyidejű túllépése a fázisátalakulás érdekében?

A kérdés ál-tévedése a "fázisátalakítás" kifejezést használja "a kritikus jelenségek leírására. A kritikus pont áthaladása nem elsőrendű fázisátalakulás, mint normál körülmények között a forrásban lévő víz. Ez egy sokkal magasabb rendű fázisátmenet. Itt van egy jó fejezet, további információkkal.

Az a tény, hogy a szuperkritikus folyadékra gyakorolt ​​növekvő nyomás végül szilárd fázisba sodorhatja, azt jelenti, hogy ez nem egészen olyan egyszerű. Lásd például a szén-dioxid fázisdiagramját.

Gondoljon a szabad energia tájaira. A szilárd, folyékony és gázfázisok a $ G $ felület potenciális kutak vagy gödrök alján találhatók. A kritikus ponton túl a folyadék "kút" és a gáz "kút" már nem külön minimumok, hanem ugyanazok. Ez azonban nem változtat azon a tényen, hogy ha "felfelé" lép a szabad energia tájon a P $ dollár növelésével, akkor végül megtalálja a még mindig különálló gödröt (szabad energia minimum) szilárdnak.