КРИТИ́ЧЕСКАЯ ТО́ЧКА

КРИТИ́ЧЕСКАЯ ТО́ЧКА, ко­неч­ная точ­ка кри­вой со­су­ще­ст­во­ва­ния фаз (фа­зо­вой гра­ни­цы), опи­сы­ваю­щей на фа­зо­вой диа­грам­ме тер­мо­ди­на­мич. рав­но­ве­сие двух фаз ве­ще­ст­ва. К. т. со­от­вет­ст­ву­ет кри­ти­че­ское со­стоя­ние ве­ще­ст­ва; в ок­ре­ст­но­сти К. т. на­блю­да­ют­ся кри­ти­че­ские яв­ле­ния.

Диаграмма равновесия жидкость – газ для чистого вещества; T1, T2, Tкр, T3 – изотермы, K – критическая точка, aKb – пограничная кривая (бинодаль).

Для сис­те­мы жид­кость – газ экс­пе­рим. за­ви­си­мость дав­ле­ния $p$ от объ­ё­ма $V$ при раз­ных темп-рах $T$ (изо­тер­мы) име­ет вид, пред­став­лен­ный на рис. Точ­ки пе­ре­хо­да изо­терм на го­ри­зон­таль­ные уча­ст­ки об­ра­зу­ют по­гра­нич­ную кри­вую (би­но­даль) $аKb$, ни­же ко­то­рой сис­те­ма жид­кость – газ на­хо­дит­ся в двух­фаз­ном со­стоя­нии, а вы­ше – в од­но­фаз­ном. Го­ризон­таль­ные уча­ст­ки изо­терм с рос­том $T$ не­пре­рыв­но стя­ги­ва­ют­ся в точ­ку $K$, в ко­то­рой удель­ные объ­ё­мы (или плот­но­сти) жид­ко­сти и га­за ста­но­вят­ся рав­ны­ми. В этой точ­ке ис­че­за­ет двух­фаз­ное со­стоя­ние, об­ра­зу­ет­ся но­вое со­стоя­ние (фа­за). Оно на­зы­ва­ет­ся кри­ти­че­ским, а са­ма точ­ка $K$ – кри­тич. точ­кой. Этой точ­ке со­от­вет­ст­ву­ют т. н. кри­ти­че­ские па­ра­мет­ры: $T_{кр}$ (кри­тич. темп-ра), $p_{кр}$ (кри­тич. дав­ле­ние), $V_{кр}$ (кри­тич. объ­ём). Ка­ж­дое ве­ще­ст­во име­ет свою К. т. В од­но­ком­по­нент­ной сис­те­ме су­ще­ст­ву­ет толь­ко од­на К. т. В мно­го­ком­по­нент­ных сис­те­мах су­ще­ст­ву­ют кри­вые или по­верх­но­сти К. т. В рас­тво­рах (сме­сях) при из­ме­не­нии со­дер­жа­ния од­но­го из ком­по­нен­тов на­блю­да­ет­ся кри­вая кри­тич. то­чек, т. к. при этом до­бав­ля­ет­ся но­вый па­ра­метр – кри­тич. кон­цен­тра­ция $x_{кр}$.

К. т. яв­ля­ет­ся в ма­те­ма­тич. от­но­ше­нии осо­бой точ­кой для тер­мо­ди­на­мич. функ­ций сис­те­мы, ко­то­рые в этой точ­ке при­ни­ма­ют экс­тре­маль­ные зна­че­ния – ли­бо бес­ко­неч­ность, ли­бо нуль. В ча­ст­но­сти, те­п­ло­ём­кость, сжи­мае­мость, ко­эф. тер­мич. рас­ши­ре­ния, ко­эф. по­гло­ще­ния зву­ка об­ра­ща­ют­ся в бес­ко­неч­ность, а те­п­ло­та пе­ре­хо­да, ско­рость зву­ка, ко­эф. диф­фу­зии, раз­ность плот­но­стей жид­ко­сти и па­ра, по­верх­но­ст­ное на­тя­же­ние об­ра­ща­ют­ся в нуль.

В со­от­вет­ст­вии с чис­лом фаз, ко­то­рые ста­но­вят­ся то­ж­де­ст­вен­ны­ми в К. т., вве­де­ны по­ня­тия трик­ри­ти­че­ской, тет­ра­к­ри­ти­че­ской и др. по­ли­кри­ти­чес­ких (муль­ти­кри­ти­чес­ких) то­чек. Кри­ти­че­ские и по­ли­кри­ти­че­ские точ­ки об­на­ру­же­ны на фа­зо­вых диа­грам­мах спон­тан­но упо­ря­до­чен­ных сред. В маг­не­ти­ках эти точ­ки по­лу­чи­ли назв. маг­нит­ных К. т., в сег­не­то­элек­три­ках – сег­не­то­элек­три­че­ских К. т., и т. д.