Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Критикалық опалестенция - үздіксіз немесе екінші реттік фазалық ауысу аймағында туындайтын құбылыс. Алғаш рет 1823 жылы Шарль Каньяр де ла Тур алкоголь мен су қоспасында байқаған, ал 1869 жылы Томас Эндрюс көмірқышқыл газындағы сұйық-газ фазалық ауысуы бойынша тәжірибелер жүргізгеннен кейін оның маңыздылығын атап өтті; содан бері көптеген басқа да мысалдар табылды. 1908 жылы поляк физигі Мариан Смолуховски критикалық опалестенция құбылысын үлкен тығыздық флуктуацияларымен байланыстырды. 1910 жылы Альберт Эйнштейн критикалық опалестенция мен Рейли шашырауы арасындағы байланыстың сандық екенін көрсетті.
Critical opalescence is a phenomenon which arises in the region of a continuous, or second order, phase transition. Originally reported by Charles Cagniard de la Tour in 1823 in mixtures of alcohol and water, its importance was recognised by Thomas Andrews in 1869 following his experiments on the liquid gas transition in carbon dioxide; many other examples have been discovered since. In 1908 the Polish physicist Marian Smoluchowski became the first to ascribe the phenomenon of critical opalescence to large density fluctuations. In 1910 Albert Einstein showed that the link between critical opalescence and Rayleigh scattering is quantitative.
Бинарлы сұйықтық қоспалары
Бұл құбылыс көбінесе метанол мен циклогексан сияқты екі сұйықтың қоспаларында байқалады. Қысымдық нүктеге жақындаған сайын, газ және сұйық аймақтарының мөлшері үлкен ұзындықтарда ауытқуды бастайды (сұйықтың корреляциялық ұзындығы шексіздікке жуықтайды). Тығыздық ауытқулары жарық толқынының ұзындығымен салыстырылатын болғанда, жарық шашырап, әдеттегі мөлдір сұйықтықты бұлтты көрсетіп, опалесценция пайда болады. Опалесценцияның қарқындылығы қысымдық нүктеге жақындаған сайын азаймайды, ең үлкен ауытқулар сантиметрлік өлшемдерге жетеді, бұл кіші ауытқулардың физикалық маңыздылығын растайды. Қысымдық нүктеден алыстағанда, сұйық тамшылары мен газ көпіршіктері интерфейске және бетке қарай жылдам тұнады, ал беттік кернеу тамшылар мен көпіршіктердің ірілеуіне және одан да жылдам тұнуына себеп болады. Бірақ, қысымдық нүктеге жақындағанда, сұйық пен бу арасындағы тығыздық айырмашылығы және беттік кернеу төмендейді. Бұл эффекттер тамшылар мен көпіршіктердің тұнуын және бірігуін баяулатады, нәтижесінде қайнап жатқан сұйық тұнуға және интерфейс маңында ұсақ тұман мен көбік пайда болуға қарсы келеді. Сұйық-сұйық қысымдық нүктесінде, шектеулі ерігіштігі бар сұйықтар эмульсия түрінде тұнбаға түседі, ал араласпайтын жағдайдағы қысымдық нүктеден алыс тұнбаға түсу оңай болады. Қысымдық нүктеге жақындағанда тығыздық айырмашылығы және беттік кернеу төмендейді, сондықтан тұнбаға түсу одан да ұсақ және тұнуға қарсы келетін эмульсия түрінде жүзеге асады. Сұйық-газ қысымдық нүктесі барлық заттар үшін (кейбір криогендік газдардан басқа) 30 бардан жоғары қысымда пайда болатындықтан, оны көрсету үшін 30 бардан жоғары қысымға төтеп бере алатын мөлдір ыдыс қажет, ал көптеген жүйелер үшін сұйық-сұйық қысымдық нүктесін бөлмелік қысымда және орташа температурада көрсетуге болады.
The phenomenon is most commonly demonstrated in binary fluid mixtures, such as methanol and cyclohexane. As the critical point is approached, the sizes of the gas and liquid region begin to fluctuate over increasingly large length scales (the correlation length of the liquid diverges). As the density fluctuations become of a size comparable to the wavelength of light, the light is scattered and causes the normally transparent liquid to appear cloudy. Tellingly, the opalescence does not diminish as one gets closer to the critical point, where the largest fluctuations can reach even centimetre proportions, confirming the physical relevance of smaller fluctuations. Approaching the critical point from the opposite direction, in case of liquid gas transition, the gas phase may contain drops of liquid as mist and spray, and the boiling liquid phase bubbles of gas phase as foam. Far from the critical point the gravity causes liquid drops and gas bubbles to rapidly settle towards the interface and surface tension causes drops and bubbles to rapidly merge to larger ones, which settle even faster. But as critical point is approached, the density difference between liquid and vapour diminishes and so does the surface tension. These effects will slow down settling of drops and bubbles and their merger, such that boiling liquid forms increasingly refractory to settling and fine mist and foam around the interface. In case of liquid liquid critical point, again the liquids of limited solubility precipitate out as emulsions which far from critical point on the immiscible side readily settle to interface. As critical point is approached, density difference decreases along with the interfacial surface tension, so that precipitation takes place as increasingly fine and refractory to settling emulsion. Since liquid gas critical point occurs at pressures over 30 bar for all substances except some cryogenic gases, demonstrating it requires a transparent vessel safe under over 30 bar, while liquid liquid critical point for many systems can be demonstrated at ambient pressure and modest temperatures.
Басқа мысалдар
Ферромагниттік материалда Кюри нүктесіне жақын магниттік домендердің үлкен ауытқулары байқалады. Ал нейтронды шашырату атомдардың магниттік моменттеріне тәуелді болғандықтан, бұл құбылыс критикалық опалесценцияны тудырады. Атап айтқанда, егер нейтрон сәулесі ферромагниттік материалға бағытталса, ол Кюри нүктесіне жақындағанда нейтрондарды шашырата бастайды, нәтижесінде нейтрондар үшін материал көрінеу мөлдір емес болып кетеді.
Ferromagnetic material has large fluctuations of magnetic domains near the Curie point. And since neutron scattering is affected by magnetic moments of atoms, this creates critical opalescence. Specifically, if a beam of neutrons is fired at a ferromagnetic material, then as it approaches the Curie point, it would start scattering the neutrons as if it is turning opaque to neutrons.