Диаграмма фазовых состояний воды в интерпретации А.Н. Павлова
«…известно, что вода находится в природе в трёх фазах: жидкой - той, что и принято называть водой, твёрдой - известной как лёд и газообразной - пар. На рисунке показана диаграмма фазового состояния воды в зависимости от давления р и температуры t.
Каждое поле между линиями, разделяющими фазы, характеризуется двумя степенями свободы. Это означает, что на каждом из этих полей и давление и температура могут изменяться одновременно и такое изменение не влияет на сохранность фазы: вода в своём поле останется водой, лёд - льдом, а пар - паром.
На самих линиях картина уже другая. Независимой переменной будет только одна координата: либо р, либо t. Какую-то из них мы можем изменять произвольно, но чтобы удержаться на линии, теперь мы уже вынуждены соответствующим образом изменить и вторую координату. Если этот факт перевести на формальный язык, то следует говорить, что каждая линия описывается неким уравнением с переменными p и t при условии фазового равновесия, т. е. условии, когда переход одной фазы в другую компенсируется обратным процессом, например, вода <=> пар, вода<=> лёд.
Здесь мы видим знакомую нам картину - обязательное существование неких условий для проведения границы, того, что мы называли конвенцией или договорённостью.
На рисунке появились ещё две точки с особыми свойствами - Т и С. Точка Т называется тройной. Она представляет собой границу трёх фаз сразу, т.е. обозначает одновременное существование льда, воды и пара. Картину такого сосуществования представить несложно, поскольку с этой ситуацией каждый из нас знаком с детства.
Но вот точка С уникальна. Это последняя точка на линии ТС, в которой вода и пар присутствуют как различные фазовые состояния одного и того же вещества. Сразу за пределами этой точки вода и пар неразличимы. Принято говорить, что в этой области вода обладает свойствами пара, а пар - свойствами воды. Иными словами, это область, где границы вода - пар нет или, что в данном случае одно и то же, граница находится везде.
Уравнение, описывающее граничную линию ТС, перестаёт «работать». Его решения как бы взрываются. Вместо того чтобы для одного значения величины t получить одно и только одно значение другой координаты р (или наоборот), мы почему-то должны получать бесконечное множество значений второй переменной.
Заметим, что критическая тока С получена экспериментально. Таким образом, природа по неизвестным нам причинам вдруг отменяет нашу начальную конвенцию, она не хочет более сотрудничать с нами по нашим правилам, она предлагает нам свои.
Павлов А.Н., Основы экологической культуры, СПб, «Политехника», 2004 г., с. 16-17.