Что такое сверхкритический газ?

Сверхкритический газ, более правильно известный как сверхкритическая жидкость, представляет собой отличное состояние вещества, которое обладает свойствами как жидкости, так и газа. Сверхкритический газ можно рассматривать как промежуточное состояние между жидкостями и газами. Сверхкритические газы создаются только выше термодинамической критической точки материала. Обычно это означает высокое давление, часто от 40 до 80 атмосфер, хотя оно сильно варьируется. Некоторые критические точки, особенно вода, достигают 218 атмосфер и выше. Сверхкритические жидкости имеют низкую вязкость и высокую диффузионную способность.

Сверхкритические газы могут диффундировать в и через твердые вещества, подобно газу, но также растворяют определенные материалы, как жидкость. Сверхкритические жидкости встречаются как минимум в двух областях природы. Первый - вокруг гидротермальных жерл и подводных вулканов на дне океана, где давление настолько велико, что возможно создание сверхкритического газа. Давление 3 км (1,8 миль) под водой составляет 300 атмосфер, более чем достаточно. Другим природным сверхкритическим газом является нижняя атмосфера Венеры, которая очень плотная и горячая (93 атмосферы, 735 К) на поверхности. Как ни странно, это означает, что на поверхности можно найти только два состояния вещества: твердый и сверхкритический газ. Обычных жидкостей и газов там не существует.

Сверхкритические жидкости имеют по меньшей мере десяток промышленных применений. Одним из них является извлечение сверхкритической жидкости, где сверхкритические жидкости используются для извлечения некоторого материала из окружающей матрицы. Это используется для извлечения кофеина из кофейных зерен. Сверхкритический углекислый газ высасывает кофеин прямо из них. Точно так же сверхкритические жидкости используются в сверхкритической сушке, которая извлекает жидкость из матрицы. Это используется при подготовке биологических образцов для электронной микроскопии, а также для синтеза аэрогеля, материала, который хранит 12 мировых рекордов Гиннеса по таким свойствам, как легкость и изоляция.

Сверхкритическое окисление воды используется для окисления опасных отходов, что делает их безопасными для утилизации. Процесс также используется для синтеза микро- и наночастиц для различных фармацевтических применений. Обратное извлечение сверхкритической жидкости называется пропиткой, при которой материал вводится в матрицу, а не удаляется. Список можно продолжить. Как вы можете видеть, применения сверхкритических жидкостей многочисленны.