二成分混合系の臨界軌跡

摘要

気液二相が共存している状態を保ったまま温度と圧力を 上げていくと，二相の状態は次第に近づいていき，ある温 度と圧力で全く区別ができなくなる。この状態を気液平衡 における臨界点という。ー成分系では，互いに相平衡にあ る気相と液相の密度が臨界点に近づくにつれて近づき，臨 界点で等しくなる。多成分流体では，気液共存している各 相の組成も異なっており，密度だけでなく両相の組成も臨 界点で等しくなる。臨界点より高温，高圧の領域を超臨界 域といい，超臨界域の臨界点近傍では，ー成分系では密度 揺らぎが極めて大きくなり，多成分系では密度摇らぎだけ でなく，組成揺らぎも極めて大きくなる。そして，臨界点 では，ー成分系では密度揺らぎが発散し，多成分系では組 成揺らぎが発散する。多成分流体の臨界点は組成によって 異なる。組成変化に伴う臨界点の変化をp-T面上に表した 曲線を臨界軌跡という。二成分系の臨界軌跡の形状は両成分の臨界点のp-T面上での配置と密接な関係がある。臨界 圧力がほぼ等しく，臨界温度が異なる場合には，臨界軌跡 は両成分の臨界点を結んだ直線上で高圧側に凸の曲線とな り，臨界圧力が異なり，臨界温度がほぼ等しい場合には， 両成分の臨界点を結んだ直線より低温側に回の曲線となる ことが経験上知られている。また，両成分の臨界点を結ん だ直線が斜めの場合には，S字型の曲線が出現する。p_T面 上での幾何学的な考察からこの三つのパターンの間には密 接な関係があることは塚本らによって示されているが，な ぜそのようになるのかということについてはまだ十分解明 されていない。