Kritická opalescence
Kritická opalescence je jev, který lze pozorovat pouhým okem při ochlazení plynu na teplotu v těsné blízkosti jeho kritickou teplotou .
Popis
Při zahřívání uzavřené trubice obsahující tekutinu na její kritickou hustotu se pozoruje, že pro dobře definovanou teplotu (kritická teplota ) se meniskus oddělující dvě fáze zahušťuje, zakaluje a difunduje a poté zmizí. Trubice pak obsahuje pouze homogenní tekutinu ( superkritickou tekutinu ), která není ani kapalná, ani plynná. Podobně, pokud je superkritická tekutina o hustotě ochlazována, dokud není pozorován výskyt menisku oddělujícího plynnou fázi od kapalné fáze uprostřed opaleskující mlhy.
Bílé světlo, které prochází takto vytvořeným opalescentním médiem, je rozptýleno a získává načervenalý odstín, podobně jako zapadající slunce, jehož světlo je rozptýleno Rayleighovou difúzí .
Vzhled tohoto zakaleného a rozptylujícího média v blízkosti se nazývá kritická opalescence .
Vysvětlení
Zdá se, že první pozorování kritické opalescence provedl Charles Cagniard de Latour v roce 1822 za použití směsi alkoholu a vody. V literatuře je tento objev často připisován Thomasovi Andrewsovi . Andrewsovým příspěvkem je skutečně koncepční objasnění tohoto jevu v pokračování jeho experimentů v roce 1869 o kritické opalescenci přechodu kapalného plynu na . Tento fenomén zcela správně interpretoval jako důsledek obrovských fluktuací hustoty tekutiny v blízkosti kritického bodu: hmota „váhá“ mezi kapalným stavem a plynným stavem a v každém bodě kapaliny to neustále se měnící stav. Kapalná fáze a plynná fáze mají obecně různé hustoty a optické indexy (n = 1 pro plyny a n = 1,33 pro kapalnou vodu), takže světlo, které prochází touto tekutinou, může být silně rozptýleno kolísáním velikosti vlnové délky viditelné světlo.
Albert Einstein v roce 1910 ukázal, že souvislost mezi touto opalescencí a Rayleighovým rozptylem je kvantitativní.
Poznámky a odkazy
- A. Einstein , „ Theorie der Opaleszenz von homogenen Flüssigkeiten und Flüssigkeitsgemischen in der Nähe des kritischen Zustandes [AdP 33, 1275 (1910)] “, Annalen der Physik , sv. 14, n O S1,23. února 2005, str. 368–391 ( ISSN 0003-3804 a 1521-3889 , DOI 10.1002 / a p. 2005590026 , číst online , přístup k 23. červenci 2020 )
Bibliografie
- Michel Laguës a Annick Lesne, Scale invariances: from state changes to turbulence , Paris, Belin , coll. "Žebříky",2003, 352 s. ( ISBN 978-2-7011-3175-7 , OCLC 70866331 , vývěsní BNF n o FRBNF39061180 ).
- C. Cagniard de la Tour, Ann. Chim. Phys. 21 , 127 (1822); 21 , 178 (1822); 22 , 410 (1823)
- T. Andrews, Phil. Trans. Roy. Soc. 159 575 (1869)
- B. Berche, M. Henkel, R. Kenna, „Kritické jevy: 150 let od Cagniard de la Tour“ , J. Phys. Stud. 13 , 3201 (2009); „Fenomenos criticos: 150 anos desde Cagniard de la Tour“ , rev. .Zbraně. Ens. Fis. 31 , 2602 (2009)