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液体・固体・気体 三態

2006年8月31日 22:30

ガス体は、温度、圧力との関係によって
液体 ⇔ 固体 ⇔ 気体 の三態(まったく物性の異なる)
の姿かたちに相変化します。

なかでも炭酸ガスは、個性的な三態を見せます。

まず液体の緑色のボンベの中に入っている液化炭酸ガスの
状態は大気圧下(0.1013MPa : abs)ではズバリ存在しません。
圧力が 0.518MPa(5.28 kg/cm2) 以上が条件です。
この圧力(0.518MPa)以下になると、液化炭酸ガスは
ドライアイス(固体)と炭酸ガス(気体)になってしまいます。

圧力が 0.518MPa(5.28 kg/cm2)の液化炭酸ガス温度は
−56.6℃
 で、この圧力と温度の状態は三重点といいます。
三重点の炭酸ガスは、液体+気体+固体の状態で存在します。
液化炭酸ガスのボンベの圧力を下げていって、温度が下がっていくと
ボンベの中身が、液化炭酸、ドライアイス、炭酸ガスの混合状態に
なるのです。
※配管などで圧力を落としすぎて、配管内がドライアイスに変わって
 真空二重管の断熱配管で、溶かすに溶かせずほじくるもほじくれず
 にっちもさっちも行かないくなること経験されたことありませんか? 
 これです!!

ドライアイスは、三重点以下の条件下で、液化炭酸ガスを細い管(ノズル)
から噴射して作れます。ノズルより噴射したてのドライアイスは雪状で
これを固めることで、硬いドライアイスとなります 。
ドライアイス状態では、78.5℃で固体から直接気体に変化します。(昇華)

更には、温度が31.1℃以上の状態では、いくら圧力を上げても
液体としては存在しません。この温度を臨界温度といいます。
このときの圧力 7.382MPa (75.28kg/cm2)を臨界圧力と
いいます。臨界点の前後で液体の性質は大きく変化します。
この超臨界流体は、どこにでも忍び込む気体の性質(拡散性)と
成分を溶かし出す液体の性質(溶解性)を持ているので、その密度
を連続して大幅に変化できる特長を持っています。
このことを利用すると、食品からの特定成分だけの抽出、反応を
促進する溶媒などに応用できます。二酸化炭素(炭酸ガス)は
臨界点が比較的低い温度、圧力(水の場合373.95℃、22.064MPa)
なのと、毒性がなく安全なために使いやすいため
「炭酸ガス超臨界抽出装置」としてよく利用されております。

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成功と失敗を生かすとは?
「諸君は必ず失敗する。ずいぶん失敗する。
 成功があるかもしれませぬけど、成功より
 失敗が多い。失敗に落胆しなさるな。
 失敗にうちに勝たなければならぬ。
 たびたび失敗すると、そこで大切な経験を得る。
 この経験によって、もっと成功を期さなければならぬのである。」
(大隈重信)

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