Überkritische Flüssigkeiten: Substanzen über ihrem kritischen Punkt mit Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen, nützlich in Chemie und Verfahrenstechnik. Anwendungsfelder: Extraktion, Katalyse, Nanomaterialien.
Thermodynamik überkritischer Flüssigkeiten
In der Thermodynamik spielen überkritische Flüssigkeiten eine wichtige Rolle. Diese Substanzen befinden sich in einem Zustand, der weder als reine Flüssigkeit noch als reiner Dampf klassifiziert werden kann. Überkritische Flüssigkeiten haben sowohl die Diffusionseigenschaften von Gasen als auch die Lösungseigenschaften von Flüssigkeiten, was sie für verschiedene Anwendungen nützlich macht, insbesondere in der chemischen und Verfahrenstechnik.
Definition und Eigenschaften
Eine Substanz wird als überkritische Flüssigkeit bezeichnet, wenn sie sich über ihrem kritischen Punkt befindet. Der kritische Punkt ist der Zustand, der durch die kritische Temperatur (Tc) und den kritischen Druck (Pc) charakterisiert ist. Oberhalb dieser Werte gibt es keine Phasengrenze zwischen Flüssigkeit und Gas.
Anwendungen überkritischer Flüssigkeiten
Überkritische Flüssigkeiten finden viele industrielle und technische Anwendungen aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften:
Thermodynamische Zustandsgleichungen
Um den Zustand einer überkritischen Flüssigkeit zu beschreiben, werden thermodynamische Zustandsgleichungen verwendet. Eine der bekanntesten ist die Van-der-Waals-Gleichung:
\( \left( P + \frac{a}{V_m^2} \right) (V_m – b) = RT \)
Hierbei sind:
Fazit
Überkritische Flüssigkeiten sind faszinierende Zustände der Materie, die in der Thermodynamik eine besondere Beachtung finden. Ihre einzigartigen Eigenschaften ermöglichen diverse industrielle Anwendungen, von der Extraktion bis zur Herstellung von Nanomaterialien. Das Verständnis dieser Flüssigkeiten und ihrer thermodynamischen Eigenschaften ist entscheidend für die Weiterentwicklung neuer Technologien und Prozesse.
