某些物质的临界温度、临界压强和临界密度
物理化学临界密度
物理化学临界密度临界密度是物理化学中的一个重要概念，用于描述物质在临界点时的密度状态。
临界点是指物质在一定温度和压力下，从气态到液态或从液态到固态的转变点。
在临界点附近，物质的密度会发生剧烈的变化，达到临界密度。
临界密度的概念最早由德国物理学家范德瓦尔斯（Johannes Diderik van der Waals）在19世纪末提出。
他通过研究气体和液体之间的相互作用，发现气体在接近临界点时，会表现出与液体相似的性质，如可压缩性和不可逆性。
范德瓦尔斯将这种现象归因于分子之间的吸引力和斥力，提出了著名的范德瓦尔斯方程，用于描述气体的状态。
根据范德瓦尔斯方程，当气体接近临界点时，分子之间的吸引力会变得非常强大，使得气体分子聚集在一起形成液体或固体。
此时，气体的密度会急剧增加，达到临界密度。
临界密度是指在临界点附近，物质的密度达到的最大值。
临界密度的大小取决于物质的性质和临界点的温度和压力。
临界密度对物质的性质和应用具有重要影响。
一方面，临界密度可以用来研究物质的相变行为和性质变化。
例如，在接近临界密度时，物质的粘度、导电性、热导率等性质会发生显著变化，这对于材料科学和工程应用具有重要意义。
另一方面，临界密度还可以用于控制和调节物质的性质。
通过调节温度和压力等条件，可以使物质接近或超过临界密度，从而实现对物质性质的调控和优化。
除了范德瓦尔斯方程外，还有其他一些理论和模型可以用于描述临界密度。
例如，现代统计物理学中的平均场理论、分子动力学模拟和Monte Carlo模拟等方法都可以用来研究临界现象和临界密度。
在实际应用中，临界密度也具有一定的意义。
例如，在油田开发中，了解原油的临界密度可以帮助工程师预测油井产量和油藏储量。
此外，在化学反应工程中，控制反应物的浓度接近临界密度可以提高反应速率和产率。
总之，临界密度是物理化学中一个重要的概念，用于描述物质在临界点附近的密度状态。
通过研究临界密度，我们可以深入理解物质的相变行为和性质变化，并应用于材料科学、工程技术和化学反应工程等领域。
常见化学物质简介
氢气氢气(Hydrogen)是世界上已知的最轻的气体。
它的密度非常小，只有空气的 1/14，即在 标准大气压,0℃下,氢气的密度为 0.0899g/L。
氢气一种重要的工业气体。
无色、无味、无臭、易燃。
常压下沸点-252.8℃，临界温度 -239.9℃，临界压力 1.32MPa，临界密度 30.1g/l。
在空气中含量为 4％～74％（体积）时， 即形成爆炸性混合气体。
氢在各种液体中溶解甚微，难溶于液化。
液态氢是无色透明液体， 有超导性质。
氢是最轻的物质，与氧、碳、氮分别结合成水、碳氢化合物、氨等。
天然气田、 煤田以及有机物发酵时也含有少量的氢。
氢气和一氧化碳的混合气体是重要的化工原料──合成气。
氢气在催化剂存在下与有机 物的反应称为加氢，是工业上一种重要的反应过程。
氢气 - 物理性质 氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。
标准状况下，1 升氢气的质量是 0.0899 克，比空气轻得多） 。
氢气难溶于水。
另外，在 101 千帕压强下，温 度-252.87℃时，氢气可转变成无色的液体；-259.1℃时，变成雪状固体。
常温下，氢气的性 质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。
但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂 等） ，情况就不同了。
总结为：分子式：H2 沸点：-252.77℃(20.38K) 密度：0.09kg/m3 相对分子质量：2.016 生产方法：电解，裂解,煤制气等。
可燃性：纯氢的引燃温度为 400℃。
氢气 - 生产方法 工业上生产纯氢及将含氢气体提纯的主要方法有以下几种： ①电解法 将水电解得氢气和氧气。
氯碱工业电解食盐溶液制取氯气、烧碱时也副产氢气。
3 电解法能得到纯氢，但耗电量很高,每生产氢气 1m ，耗电量达 21.6～25.2MJ。
②烃类裂解法 此法得到的裂解气含大量氢气，其含量视原料性质及裂解条件的不同而异。
裂解气深冷分离得到纯度 90％的氢气，可作为工业用氢，如作为石油化工中催化加氢的原料。
食品的超临界萃取分离技术
食品的超临界萃取分离技术超临界流体萃取是一种新型的萃取分离技术，是利用流体(溶剂)在临界点附近某一区域(超临界区)内，与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传播性能，且对溶质溶解能力随压力和温度的改变在相当宽的范围内变动这一特性，达到溶质分离的技术。
因此，利用这种技术可从多种液态或固态混合物中萃取出待分离的组分。
一、原理超临界流体(SCF)，是指物质的一种特殊流体状态。
将处于气液平衡的物质升压升温时，热膨胀会引起液体密度减少，而压力的升高又使气相密度变大，当温度和压力达到某一点时，气液两相的相界面就会消失，成为均相体系。
这个状态消失的点称为临界点(SCP)，存在着物质的临界温度、临界压力和临界密度。
如上所述，超临界流体是处于临界温度和临界压力以上的非凝缩性的高密度流体，没有明显的气液分界面，既不是气体，也不是液体，性质介于气体和液体之间，具有优异的溶剂性质，粘度低，密度大，有较好的流动、传质、传热和溶解性能。
超临界流体萃取正是利用超临界状态下的流体具有的高渗透能力和高溶解能力，在较高压力下，将溶质溶解于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高流体溶液的温度，使溶解于超临界流体中的溶质随其密度下降、溶解度降低而析出，从而实现特定溶质的萃取。
作为一个分离过程，超临界流体萃取技术介于蒸馏和液体带萃取之间，它在某种程度上结合了蒸馏和萃取过程的特点，其有如下优势：①操作温度低可在接近常温下完成萃取工艺，能较好地使萃取物的有效成分不被破坏，对热敏性食品以及食品的风味不会产生影响，特别适合那些对热敏感性强、容易氧化分解的成分的提取和分离；②超临界流体具有巨大的压缩性，在临界点附近，流体温度或压力较小的改变可使溶质的溶解度大幅度变化，使流体有极强的选择性，对分离溶解度相近的两种成分非常有利，萃取后溶剂与溶质容易分离；③在高压、密闭、惰性环境中，选择性萃取分离天然物质精华，在最佳工艺条件下，能将萃取的成分几乎完全提出，从而大大提高了产品的回收率和资源的利用率；④超临界流体具有与液体相近的溶解能力，又具备了与气体相近的传质能力，这使流体在萃取时传质很快达到平衡，从而达到快速有效的分离效果；⑤萃取过程简便，效率高且无污染。
物质的三态
物质的三态一、状态与相物质是由分子所组成。
按分子运动学说，分子间均存在一定距离，并且在不停地做不规则的热运动。
分子的这种热运动总是倾向于使分子相互分离。
分子之间还存在着相互作用的吸引力和排斥力。
分子间的这些作用力，使得分子即有彼此分离又有相互结合的趋势。
这两个矛盾着的因素的作用结果，使得物质的分子有着不同的聚集状态，其宏观表现为物质的三态(气态、液态和固态)。
当分子间的排斥力起支配作用时，即分子间的排斥力大于吸引力，分手间的吸引力将不能竟服分子的分离倾向，而使分子间距离增大，并可无限制的增大，此时的物质表现形式为气态。
因此气体在不受限制的情况下具有无限膨胀的性质，并能够充满任意形状和大小的容器，其密度远小于液态和固态时的密度，同时还具有很大的可压缩性。
当分子间的吸引力起支配作用时，其吸引力使分子不能分离。
分子被固定在平衡位置上，只能以平衡位置为中心作振动。
此时的物质表现形式为固态。
因此，固态物质具有固定的形状和大小；其分子排列是最紧密的，因此它的密度是最大，可压缩性当然是最小了。
当分子间的吸引力和排斥力的作用，只能使分子维持一定的平均距离，但却不能使分子有固定的平衡位置，此时物质的表现形式为液态。
它是介于气体和固体之间的，所以液体只有一定的体积，而无一定的形状。
任何物质在特定的条件下都可以气态、液态或固态的形式存在，并且还可以两种或三种状态同时存在。
当物质以两种或三种状态共存时，各状态间能在较长时间里保持清晰的界面，界面内自成均匀体系。
这种用物理上的清晰界面将其它部分相区别的均匀体系被称为物质的“相”。
在多数情况下，物质的三态分别只以一相存在，故常把物质的气态、液态和固态称为气相、液相和固相，亦称为气体、液体和固体。
决定物质的存在形式的条件是什么呢?是物质所处的外界的温度和压力。
当外界的温度和压力变化时，物质分子间的作用力、分子间的平均距离以及分子运动的剧烈程度都会发生变化。
当达到一定程度时，物质的聚集状态便发生了改变，即由量变发展到质变。
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。
物质的临界温度
物质的临界温度1. 什么是临界温度？物质的临界温度指的是在一定的压力下，物质从液体相变为气体或从气体相变为液体的温度临界点。
在临界温度以下，物质存在液体和气体两个相态，而在临界温度以上，液体和气体之间的界限变得模糊，无法准确区分。
2. 临界温度的意义临界温度是物质特性的重要参数，对于理解物质的相变行为、研究相变过程以及应用于工业生产中的分离、萃取等过程具有重要意义。
在临界温度以下，物质存在明显的液体和气体两个相态，具有不同的物理性质和化学性质。
而在临界温度以上，液体和气体之间的差异逐渐消失，物质的密度和粘度等性质都变得非常接近。
这种性质的变化对于物质的分离、萃取等过程有着重要的影响。
3. 临界温度的确定方法确定物质的临界温度可以采用不同的方法，下面介绍两种常用的方法。
3.1 等温法等温法是通过在恒定压力下逐渐升高温度，观察物质的相变行为来确定临界温度的方法。
在实验中，可以通过观察物质的密度、粘度、折射率等物理性质的变化来判断相变的发生。
3.2 等压法等压法是通过在恒定温度下逐渐增加压力，观察物质的相变行为来确定临界温度的方法。
在实验中，可以通过观察物质的相变热、体积变化等物理性质的变化来判断相变的发生。
4. 临界温度的应用临界温度在化工、石油、能源等领域具有广泛的应用价值。
4.1 超临界流体萃取超临界流体萃取是一种利用超临界流体在临界温度以上的特性进行物质分离的方法。
在超临界温度以下，物质的溶解度较低，而在超临界温度以上，物质的溶解度会显著增加。
通过调节温度和压力等条件，可以实现对物质的精确分离。
4.2 液体-气体相变在临界温度以上，液体和气体之间的相变变得模糊，这为液体-气体相变过程提供了便利。
利用临界温度附近的相变特性，可以实现液体的快速蒸发、气体的快速液化等过程，广泛应用于化工和能源领域。
4.3 超临界流体制备纳米材料超临界流体在临界温度以上的特性为制备纳米材料提供了一种新的途径。
通过在超临界条件下控制溶液中的物质浓度和温度等参数，可以实现纳米材料的精确控制和调控，具有很大的潜力。
超临界二氧化碳染色的现状研究
超临界二氧化碳染色的现状研究宋道会;杜建功;刘丽【摘要】针对传统水染工艺不能从根本上解决印染行业水环境污染严重及资源消耗、浪费大的问题,介绍了一种全新的清洁生产技术——超临界CO2染色,重点论述了超临界流体和超临界CO2染色工艺的特点,对国内外超临界二氧化碳染色技术在合成纤维和天然纤维纺织品染色中的研究现状作了全面分析,并对其发展前景进行了展望.【期刊名称】《化纤与纺织技术》【年(卷),期】2012(041)002【总页数】5页(P15-19)【关键词】超临界流体;二氧化碳;染色;应用【作者】宋道会;杜建功;刘丽【作者单位】河北科技大学,河北石家庄050018;河北科技大学,河北石家庄050018;河北科技大学,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】TS190.8随着经济的不断发展和社会的日益进步, 世界各国对环境问题已经极为关注。
在全球水资源问题相当尖锐的今天, 生产中水资源不足、水污染严重以及污水处理困难等问题已经成为制约染整工业发展的“瓶颈”。
传统的印染模式已不适应环保健康潮流的发展, 新兴的印染技术势必会替代原有的印染模式。
传统染色工艺需要大量的水来润湿和溶胀纤维, 并依靠多种助剂、分散剂和表面活性剂来完成着色过程, 随后还要进行一系列后续加工, 过程繁杂并产生严重的污染。
据不完全统计, 国内印染企业累计排放废水总量达( 3～4)×106 m3/d, 表现为COD值高、色度大, 色度主要来自染色过程中15% ～ 40%未上染的染料。
此外, 废水中还含有重金属、含硫化合物及各种难于生物降解的有机助剂。
基于染料和助剂都为芳香化合物及废水中普遍含有无机盐如NaCl、Na2S ( Na+ 离子质量浓度可达5 000 mg/ L) 的特点, 印染废水不能通过传统的混凝、过滤、吸附、生物降解等方法进行有效处理。
由于达标排放的出水中含有约100 mg/ L(国家排放标准) 难以被生物降解且有毒性和颜色的成分, 仍然对江河湖海构成污染, 因此不能从根本上缓解水生生态继续恶化的局面。
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：（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。