6.1.2. Опыт Т. Эндрюса 1857-1869 г.г.

Перевод вещества из газообразного состояния непосредственно в жидкое (минуя двухфазное состояние газ+жидкость) при комнатной температуре был осуществлен относительно недавно, поскольку это было возможно не для всех веществ. Например, двуокись углерода СО₂ поддавалась этому переводу, а воздух, кислород, азот - нет. Долгое время жидкая и газообразная фазы вещества рассматривались как принципиально различные с различными физическими свойствами, аналогично твердой и жидкой фаз вещества. Причина такой разницы в поведении газов была не ясна. Позднее было установлено, что такой фазовый переход можно обнаружить для всех газов, но для некоторых из них он достигается при очень низких температурах.

Эта точка зрения коренным образом изменилась после опытов, проведенных английским физиком Т. Эндрюсом в 1857-1869 г.г. [10].

Эндрюс экспериментально исследовал Р,v,T - зависимости для двуокиси углерода (углекислоты) СО₂, подвергая ее сжатию при различных постоянных температурах. Полученные в результате экспериментов зависимости представлены на рис. 6.3.

При сравнительно низкой температуре с повышением давления сначала объем плавно уменьшается. При достижении определенного для каждой температуры давления объем уменьшается без изменения давления, при этом в прозрачной трубке, где находится СО₂, можно визуально наблюдать переход газа в жидкость при наличии поверхности раздела фаз. После превращения всей газовой фазы в капельную жидкость дальнейшее повышение давления незначительно сказывается на изменении объема, и изотерма резко поднимается вверх.

При повышении температур давление фазового перехода повышается, а разность удельных объемов в начале и в конце этого перехода, т.е. горизонтальный участок изотермы в Р,v - диаграмме, уменьшается. При определенной температуре, называемой критической, этот горизонтальный участок исчезает совсем, а при более высоких температурах (t₃) изотермы протекают монотонно без видимого фазового перехода.

Опытами Эндрюса и последующими исследованиями других ученых была установлена непрерывность газообразного и жидкого состояния вещества, было доказано, что нет резкой границы между физическими свойствами этих фаз. Можно, обойдя критическую точку сверху, перейти из области жидкости в область газовой фазы или наоборот без видимого фазового перехода.