Température et pression critiques pour les matériaux courants

Qu'est-ce que la température critique ?

Définition et importance

La température critique est un concept fondamental en chimie et en thermodynamique. Elle désigne la température la plus élevée à laquelle une substance peut exister à l'état liquide, quelle que soit la pression appliquée. Au-delà de cette température, l'énergie cinétique des molécules l'emporte sur les forces intermoléculaires, empêchant la substance de se condenser en phase liquide. La compréhension de la température critique est essentielle pour diverses applications industrielles, notamment la conception d'équipements pour le traitement chimique et l'étude des transitions de phase dans la science des matériaux.

Température critique et point d'ébullition

Bien que la température critique et le point d'ébullition impliquent tous deux des changements de phase, il s'agit de concepts distincts. Le point d'ébullition d'une substance est la température à laquelle sa pression de vapeur est égale à la pression externe, ce qui lui permet de passer de l'état liquide à l'état gazeux. En revanche, la température critique est le seuil au-delà duquel la phase liquide ne peut exister, quelle que soit l'augmentation de la pression. Cela signifie qu'au-delà de la température critique, une substance ne peut être liquéfiée par la seule pression et n'existe que sous la forme d'un fluide supercritique.

Facteurs influençant la température critique

Taille des molécules et interactions

La température critique d'une substance est influencée par la taille de ses molécules et la force des interactions intermoléculaires. Les molécules plus grosses ayant des forces intermoléculaires plus fortes, telles que la liaison hydrogène ou les interactions dipôle-dipôle, ont généralement des températures critiques plus élevées. Ces forces plus fortes nécessitent plus d'énergie (température plus élevée) pour être surmontées, ce qui augmente la température critique.

Influence de la pression

La pression joue un rôle important dans la détermination de la température critique. À des pressions plus élevées, les molécules sont forcées de se rapprocher, ce qui renforce les interactions intermoléculaires et augmente la température critique. Cependant, la température critique elle-même est définie indépendamment de la pression, représentant la température maximale à laquelle une substance peut exister à l'état liquide sous n'importe quelle pression.

Températures et pressions critiques de substances courantes

Le tableau suivant indique les températures et pressions critiques de diverses substances courantes, illustrant la diversité de leurs propriétés thermiques et liées à la pression.

Questions fréquemment posées

Qu'arrive-t-il à une substance au-dessus de sa température critique ?

Au-dessus de sa température critique, une substance ne peut pas être liquéfiée par la seule pression et existe en tant que fluide supercritique, présentant des propriétés à la fois liquides et gazeuses.

Comment mesure-t-on la température critique ?

La température critique est déterminée expérimentalement en augmentant progressivement la température d'une substance sous pression contrôlée jusqu'à ce que les phases liquide et gazeuse deviennent indiscernables.

Pourquoi la température critique est-elle importante dans les applications industrielles ?

La température critique est cruciale pour la conception d'équipements et de procédés qui impliquent des transitions de phase, comme l'extraction de fluides supercritiques et le fonctionnement de réacteurs à haute pression.

La température critique peut-elle être modifiée en changeant la structure moléculaire ?

Oui, la modification de la structure moléculaire, telle que la modification des groupes fonctionnels ou de la longueur de la chaîne, peut influencer la force des forces intermoléculaires et donc modifier la température critique.

Existe-t-il une relation entre la température critique et la densité critique ?

Oui, la densité critique est la densité d'une substance à sa température et à sa pression critiques, et elle donne une idée du comportement du fluide à proximité du point critique.