Tính chất Chất lưu siêu tới hạn

Nói chung, chất lỏng siêu tới hạn có các đặc tính giữa chất khí và chất lỏng. Trong Bảng 1, các thuộc tính quan trọng được hiển thị cho một số chất thường được sử dụng làm chất lỏng siêu tới hạn.

Table 1. Tính chất tới hạn của các dung môi khác nhau (Reid et al., 1987)
Dung môiKhối lượng phân tửNhiệt độ tới hạnÁp suất tới hạnTỉ trọng tới hạn
g/molKMPa (atm)g/cm3
Carbon dioxit (CO2)44.01304.17.38 (72.8)0.469
Water (H2O) (acc. [./https://en.wikipedia.org/wiki/IAPWS IAPWS])18.015647.09622.064 (217.755)0.322
Methane (CH4)16.04190.44.60 (45.4)0.162
Ethane (C2H6)30.07305.34.87 (48.1)0.203
Propane (C3H8)44.09369.84.25 (41.9)0.217
Ethylene (C2H4)28.05282.45.04 (49.7)0.215
Propylene (C3H6)42.08364.94.60 (45.4)0.232
Methanol (CH3OH)32.04512.68.09 (79.8)0.272
Ethanol (C2H5OH)46.07513.96.14 (60.6)0.276
Acetone (C3H6O)58.08508.14.70 (46.4)0.278
Nitrous oxit (N2O)44.013306.577.35 (72.5)0.452

Bảng 2 cho thấy mật độ, độ khuếch tán và độ nhớt của chất lỏng, khí và chất lỏng siêu tới hạn điển hình.

So sánh các chất khí, chất lỏng siêu tới hạn và chất lỏng[1]
Tỉ trọng(kg/m3)Độ nhớt (µPa·s)Độ khuếch tán (mm2/s)
Khí1101–10
Chất lỏng siêu tới hạn100–100050–1000.01–0.1
Lỏng1000500–10000.001

Ngoài ra, không có sức căng bề mặt trong chất lỏng siêu tới hạn, vì không có ranh giới pha lỏng / khí. Bằng cách thay đổi áp suất và nhiệt độ của chất lỏng, các đặc tính có thể được "điều chỉnh" để giống như chất lỏng hơn hoặc giống như khí hơn. Một trong những tính chất quan trọng nhất là độ hòa tan của vật liệu trong chất lỏng. Độ hòa tan trong chất lỏng siêu tới hạn có xu hướng tăng theo mật độ của chất lỏng (ở nhiệt độ không đổi). Vì mật độ tăng theo áp suất, độ hòa tan có xu hướng tăng theo áp suất. Mối quan hệ với nhiệt độ phức tạp hơn một chút. Ở mật độ không đổi, độ hòa tan sẽ tăng theo nhiệt độ. Tuy nhiên, gần đến điểm tới hạn, mật độ có thể giảm mạnh khi nhiệt độ tăng nhẹ. Do đó, gần với nhiệt độ tới hạn, độ hòa tan thường giảm khi nhiệt độ tăng, sau đó tăng trở lại.[2]

Tất cả các chất lỏng siêu tới hạn hoàn toàn có thể trộn lẫn với nhau, vì vậy đối với hỗn hợp, một pha duy nhất có thể được đảm bảo nếu vượt quá điểm tới hạn của hỗn hợp. Điểm tới hạn của hỗn hợp hai chất có thể được ước tính là giá trị trung bình cộng của nhiệt độ và áp suất tới hạn của hai thành phần,

Tc(hỗn hợp) = (phần mol A) × TcA + (phần mol B) × TcB.

Để có độ chính xác cao hơn, điểm tới hạn có thể được tính bằng các phương trình trạng thái, chẳng hạn như Peng Robinson hoặc phương pháp đóng góp nhóm. Các thuộc tính khác, chẳng hạn như mật độ, cũng có thể được tính bằng các phương trình trạng thái.[3]

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Chất lưu siêu tới hạn http://www.appliedseparations.com/ASInteractive/Ov... http://www.criticalprocesses.com/Calculation%20of%... http://environment.newscientist.com/article/dn1445... http://sfe.kkft.bme.hu/en/current-research.html http://eng.ege.edu.tr/~otles/SupercriticalFluidsSc... http://www.test-tube.org.uk/videos/pages_poliakoff... https://web.archive.org/web/20080505235710/http://... https://web.archive.org/web/20081206023912/http://... https://en.wikipedia.org/wiki/File:Carbon_dioxide_... https://en.wikipedia.org/wiki/File:Carbon_dioxide_...