在液体和气体之间的差异似乎消失的临界点,事情变得非常简单。

超临界物理(物质的极端物理可能出奇地简单)(1)

当物质达到“超临界”状态时,固体、液体和气体的规律在高温高压下会发生破坏。

在大量的热量和压力下,物质进入“超临界状态”,液体和气体之间的差异似乎消失了。现在,新的研究发现,在这种极端超临界状态下的物质没有科学家之前认为的那么复杂。事实上,在超临界材料中存在类液态和类气态,两者之间的临界点在整个物质中惊人地一致。这可能意味着,在不同类型的材料中,存在着管理这些状态的普遍规则。

超临界物质的普遍性为极端条件下物质的新物理透明图景开辟了一条道路。从基础物理学的角度,以及理解和预测超临界特性在绿色环境应用、天文学和其他领域的应用来看,这是一个令人兴奋的前景。

将超临界

超临界流体已经以各种方式应用于许多行业。由于它们结合了液体和气体的特性,因此可以用于许多化学反应和过程,如危险废物净化、石油提取和工业制冷。它们也自然存在于木星和土星等气体巨星的大气中。

然而,了解超临界状态下物质的性质并不容易。当固体、液体和气体之间的界限变得模糊时,物质的哪些特征可以解释其最重要的性质?

特拉琴科和玛丽皇后学院的博士后研究员希里安·科克雷尔专注于两个特定的参数:热容,即材料吸收热量的好坏,以及波在材料中传播的长度。

普遍的规则

研究人员发现,当这两个参数相互对照时,会出现一个特定的反转点,在这个反转点上,超临界材料的性质从更像液体到更像气体。

更重要的是,该反转点在研究人员研究的所有超临界系统中都非常相似。这些物质包括超临界水、二氧化碳、氮气、铅和氩——从金属元素到稀有气体的一系列不同物质。

特拉琴科说,从基础科学的角度来看,这是令人兴奋的,因为它提出了新的问题,即倒转点是否可以用现有的关于物质不同相之间过渡的理论来解释,或者是否需要一些新的解释。

当我们挑战已知的边界时,我们可以识别这些新的令人兴奋的问题,并开始寻找答案。

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