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Temperatura crítica dos gases

1869
  • Thomas Andrews
Cena de laboratório do século XIX ilustrando a temperatura crítica dos gases na termodinâmica.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A temperatura crítica é a temperatura acima da qual uma fase líquida distinta não pode ser formada, independentemente da pressão aplicada. pressãoCada gás possui uma temperatura crítica única. Para liquefazer um gás, ele deve primeiro ser resfriado abaixo dessa temperatura. Esse conceito, estabelecido por Thomas Andrews, é fundamental para a compreensão das condições necessárias para qualquer processo de liquefação.

Os experimentos de Thomas Andrews com dióxido de carbono na década de 1860 foram cruciais. Ele mediu meticulosamente as relações pressão-volume-temperatura (PVT) e descobriu que, acima de aproximadamente 30,98 °C (304,1 K), o CO₂ não podia ser liquefeito, independentemente da pressão aplicada. Ele denominou essa temperatura de "temperatura crítica". Abaixo dessa temperatura, o aumento da pressão sobre o gás eventualmente o faria condensar em líquido. Na própria temperatura crítica, o gás se transforma em líquido a uma "pressão crítica" e um "volume crítico" específicos, um estado conhecido como ponto crítico. Nesse ponto, as densidades das fases líquida e gasosa se igualam e o menisco que as separa desaparece. A substância se torna um fluido supercrítico, possuindo propriedades tanto de um gás quanto de um líquido. Essa descoberta foi crucial porque explicou por que as tentativas anteriores de cientistas como Faraday de liquefazer gases como oxigênio, nitrogênio e hidrogênio haviam falhado; eles não estavam resfriando os gases abaixo de suas respectivas temperaturas críticas, muito mais baixas, um pré-requisito para a liquefação por compressão.

UNESCO Nomenclature: 2212
Termodinâmica

Tipo

Princípio Físico

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Lei de Boyle (relação entre pressão e volume)
  • Lei de Charles (relação entre volume e temperatura)
  • Experimentos de Amagat sobre a compressibilidade de gases em altas pressões
  • As tentativas anteriores de Michael Faraday, parcialmente bem-sucedidas, de liquefação de gás

Aplicações

  • liquefação de gás natural (GNL)
  • Produção de oxigênio e nitrogênio líquidos para uso industrial e médico.
  • sistemas de refrigeração e ar condicionado
  • extração com fluido supercrítico (ex.: descafeinação do café)
  • cromatografia de fluido supercrítico

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: temperatura crítica, transição de fase, liquefação, Thomas Andrews, ponto crítico, gás, líquido, pressão, termodinâmica, fluido supercrítico.

Contexto histórico

Temperatura crítica dos gases

1860
1861
1865
1869
1871
1876
1877
1859
1861
1865
1868
1870
1873
1877
1880

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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