임계온도와 임계압력에 대해 설명해보세요.

열역학적으로 온도·압력·부피를 변화시키면 기체의 액화, 액체의 기화 등의 변화가 일어난다. 하지만 특정 온도 이상이 되면 더 이상 압력에 따른 상태변화가 일어나지 않는데, 이런 상태가 되는 온도를 말한다.

기체상과 액체상, 고체상은 온도와 압력에 따라 나타나며 이를 도표화하면 몇 개의 특이점이 나타난다. 기체상과 액체상, 고체상이 모두 공존할 수 있는 삼중점(triple point)이 그 하나이고 액체상과 기체상의 상전이가 더 이상 일어나지 않는 영역도 있는데 이를 임계점(critical point)이라고 한다. 임계점이 나타내는 압력을 임계압력(critical pressure), 온도를 임계온도(critical temperature)라고 한다. 임계온도 이하의 영역에서는 도표상에 두 상의 경계가 형성되어 기체상과 액체상의 상전이(phase transfer)가 일어난다. 하지만 임계온도 이상의 영역에서는 두 상이 서로 나뉘지 않는 초임계유체(supercritical fluid) 상태가 된다.

예를 들면 암모니아는 132℃, 이산화탄소는 31℃, 산소는 －119℃가 임계온도로 알려져 있으며, 이보다 높은 온도에서는 압력을 아무리 크게 해도 기체는 액화하지 않는다. 순수물질에 있어서 평형상태는 온도와 압력에 의해 결정되며, 일반적으로 고체·액체·기체 등 각 상의 존재 범위를 나타낼 수 있다.