נקודה קריטית

נקודה קריטית היא מצב שבו נוזל ואדים הופכים זהים. כאשר מחממים נוזל בתנאי לחץ קריטיים, צפיפות הנוזל יורדת וצפיפות האדים עולה. בסופו של תהליך שתי הצפיפויות שוות ומתקבל מצב צבירה אחד שנקרא זורם.

חומר שנמצא בלחץ ובטמפרטורה הגבוהים מהערכים הקריטיים שלו נקרא זורם על-קריטי (supercritical fluid). לפי חוק הפאזות של גיבס, עבור חומר טהור יש נקודה קריטית אחת במישור לחץ-טמפרטורה. הטמפרטורה והלחץ של אותה נקודה מכונים טמפרטורה קריטית ולחץ קריטי.

בטמפרטורות מעל הטמפרטורה הקריטית כבר לא ניתן להנזיל את הגז רק על ידי הגדלת הלחץ. זאת מכיוון שהאנרגיה הקינטית של המולקולות גבוהה יותר מאנרגיית הקוהזיה, האנרגיה שמחזיקה מולקולות יחד. גם חום האידוי (האנרגיה הדרושה להמרת נוזל לאדים) שווה לאפס בנקודה הקריטית.

בסמוך לנקודה הקריטית התכונות הפיזיות משתנות חזק. למשל, מים בסביבה כזו הופכים לדחיסים יותר ולגילויי תכונות אלקטרו-מכאניות שונות. בנקודה הקריטית קצה עקומת הדו-קיום של נוזל וגז מסתיים; בוואן דר ואלס זהו מצב שבו נקודות מקסימום ומינימום מתמזגות לנקודת פיתול. במילים אחרות, לאיזותרמה הקריטית יש נקודת פיתול שבה הנגזרות הראשונה והשנייה של הלחץ ביחס לנפח שוות לאפס. צירוף T_c ו-P_c מגדיר את הנקודה הקריטית בדיאגרמת הפאזות.

נקודה קריטית היא רגע שבו נוזל והאדים שלו נראים אותו דבר. כשמעלים טמפרטורה ולוחצים, שתי הצפיפויות משתוות.

חומר שמחממים ולוחצים מעל הערכים האלה נקרא זורם על-קריטי. זורם על-קריטי מתנהג קצת כמו נוזל וקצת כמו גז.

אם הטמפרטורה גבוהה מהטמפרטורה הקריטית, אי אפשר להפוך את הגז לנוזל רק על ידי לחץ. חום האידוי, כלומר האנרגיה שצריך להרתיח, שווה לאפס.

ליד הנקודה הקריטית תכונות החומר משתנות מאוד. לדוגמה, מים שם נראים שונים והופכים לקלים לדחיסה.