超臨界流体
ちょうりんかいりゅうたい
意味
ある温度と圧力の組み合わせ(臨界点)を超えて、気体と液体の区別が付かなくなった状態の物質。密度が液体に近いので物をよく溶かし、粘り気と表面張力が気体に近いので植物の細胞の隙間へ入り込む。
温度や圧力をわずかに変えるだけで密度が大きく動くので、溶かす力を調整できる。特別な物質の名前ではなく、水や二酸化炭素のようなありふれた物質が特定の条件に置かれたときの状態の名前である。
使い方
二酸化炭素の場合、その境目は 31℃、7.4 メガパスカル(約 73 気圧)。人肌よりわずかに低い温度である。水の臨界点は約374℃、約22メガパスカルで、二酸化炭素よりはるかに過酷な条件になる。
抽出に二酸化炭素が選ばれるのは、この扱いやすさによるところが大きい。抽出の現場では、この境目を少し超えたあたりから、目的に応じて圧力を上げた条件がよく使われる。
語源
英語の supercritical(臨界を超えた)の訳語。critical point(臨界点)は、状態が切り替わる境目を指す。
豆知識
気体と液体を分けていた線が臨界点で途切れるため、境界を跨がずに一方から他方へ移れてしまい、そもそも「沸騰」という現象が起きない。
臨界点の存在には、1822年にフランスのカニャール・ド・ラ・トゥールが、液体を封じた銃身を熱しながら中の音の変化を聞く実験で気づいたとされる。
「臨界点」という呼び名は、1869年にイギリスのトーマス・アンドリューズが二酸化炭素の振る舞いを詳しく調べた研究で広まった。
関連分野
金星の地表は二酸化炭素の厚い大気に覆われ、温度も圧力も二酸化炭素の臨界点を大きく超えている。地表近くの大気は、気体とも液体とも言いにくい超臨界の状態にあると考えられている。
地球の工場で抽出に使われる条件が、別の惑星ではそのまま天気になっている。工業では、超臨界二酸化炭素を使った衣類の洗浄や、超臨界水で有害な物質を分解する研究も進められている。
物質の三態として習う固体・液体・気体の区分が、条件しだいで当てはまらなくなることを示す身近な例でもある。
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