Temperatura e pressione critiche per i materiali più comuni

Cos'è la temperatura critica

Definizione e significato

Latemperatura critica è un concetto fondamentale della chimica e della termodinamica. Si riferisce alla temperatura massima alla quale una sostanza può esistere come liquido, indipendentemente dalla pressione applicata. Oltre questa temperatura, l'energia cinetica delle molecole supera le forze intermolecolari, impedendo alla sostanza di condensare in fase liquida. La comprensione della temperatura critica è essenziale per diverse applicazioni industriali, tra cui la progettazione di apparecchiature per il trattamento chimico e lo studio delle transizioni di fase nella scienza dei materiali.

Temperatura critica e punto di ebollizione

La temperatura critica e il punto di ebollizione comportano cambiamenti di fase, ma sono concetti distinti. Il punto di ebollizione di una sostanza è la temperatura alla quale la sua pressione di vapore eguaglia la pressione esterna, consentendo la transizione da liquido a gas. La temperatura critica, invece, è la soglia oltre la quale la fase liquida non può esistere, indipendentemente dall'aumento della pressione. Ciò significa che al di sopra della temperatura critica, una sostanza non può essere liquefatta dalla sola pressione ed esiste solo come fluido supercritico.

Fattori che influenzano la temperatura critica

Dimensioni e interazioni molecolari

La temperatura critica di una sostanza è influenzata dalle dimensioni delle sue molecole e dalla forza delle interazioni intermolecolari. Le molecole più grandi con forze intermolecolari più forti, come il legame a idrogeno o le interazioni dipolo-dipolo, hanno in genere temperature critiche più elevate. Queste forze più forti richiedono più energia (temperatura più alta) per essere superate, aumentando così la temperatura critica.

Influenza della pressione

La pressione gioca un ruolo importante nel determinare la temperatura critica: a pressioni più elevate, le molecole sono costrette ad avvicinarsi, aumentando le interazioni intermolecolari e incrementando la temperatura critica. Tuttavia, la temperatura critica stessa è definita indipendentemente dalla pressione e rappresenta la temperatura massima alla quale una sostanza può esistere come liquido sotto qualsiasi pressione.

Temperature e pressioni critiche di sostanze comuni

La tabella seguente fornisce le temperature e le pressioni critiche di varie sostanze comuni, illustrando la diversità delle loro proprietà termiche e di pressione.

Domande frequenti

Cosa succede a una sostanza al di sopra della sua temperatura critica?

Al di sopra della sua temperatura critica, una sostanza non può essere liquefatta dalla sola pressione e si presenta come un fluido supercritico, con proprietà sia liquide che gassose.

Come si misura la temperatura critica?

La temperatura critica viene determinata sperimentalmente aumentando gradualmente la temperatura di una sostanza sotto pressione controllata fino a quando le fasi liquida e gassosa diventano indistinguibili.

Perché la temperatura critica è importante nelle applicazioni industriali?

La temperatura critica è fondamentale per la progettazione di apparecchiature e processi che comportano transizioni di fase, come l'estrazione di fluidi supercritici e il funzionamento di reattori ad alta pressione.

È possibile modificare la temperatura critica cambiando la struttura molecolare?

Sì, la modifica della struttura molecolare, come l'alterazione dei gruppi funzionali o della lunghezza della catena, può influenzare la forza delle forze intermolecolari e quindi modificare la temperatura critica.

Esiste una relazione tra temperatura critica e densità critica?

Sì, la densità critica è la densità di una sostanza alla sua temperatura e pressione critica e fornisce indicazioni sul comportamento del fluido in prossimità del punto critico.