Esiste una combinazione di due fluidi (1x liquido, 1x gas) in cui a qualsiasi pressione e temperatura il liquido galleggia sopra il gas?

Question

Credo che in STP non ci siano accoppiamenti di un liquido e un gas in cui il liquido galleggerà sopra il gas. Anche considerando gas ad altissima densità, come tungsten hexafluoride( 12,4 g / L ), e liquidi a densità molto bassa come isopentane( 616 g / L ), ciò sembra chiaramente impossibile a temperatura e pressione standard.

Tuttavia, sono curioso di sapere se ci sono accoppiamenti ben noti (o forse non così noti) a qualsiasi temperatura e pressione in cui ciò può verificarsi.

Liquid hydrogenha una densità estremamente bassa ( 70,99 g / L ) per un liquido, ma tungsten hexaflourideè facilmente un solido molto prima che l'idrogeno sia un liquido (almeno a pressione standard) e anche così è ancora significativamente meno denso.

Answer 1

In corrispondenza o in prossimità di STP, la maggior parte dei gas si comporta come quasi ideale e la loro densità è inversamente proporzionale alla temperatura.

OK, abbiamo bisogno di qualcosa con una bassa temperatura di ebollizione e una massa molare elevata per la parte relativa al gas della domanda.

WF6 è un buon inizio a 300K (la sua massa molare è ~ 300).

Aumenta la temperatura a 400 K e dovrai trovare qualcosa che sia gas a 400 K e abbia massa molare ~ 400 o più per avere la stessa densità di WF6 a temperatura ambiente. E deve anche essere stabile a 400K.

Ed è ancora lontano dal liquido più leggero a qualsiasi temperatura.

Scendendo - ci sono pochi gas a 200K.

Guardiamo qui:

e vediamo un limite abbastanza solido delle temperature di ebollizione rispetto alla massa molare per le molecole non polari. E la sua pendenza (2,5 K / Da) può essere convertita direttamente in un'estrapolazione di circa 5 g / l per temperature più elevate per qualsiasi gas non polare vicino (ma superiore) al suo punto di ebollizione.

Questo ci porta alla conclusione che non saremo molto meglio di WF6 a qualsiasi temperatura.

Le sostanze polari bollono più in alto e hanno vapori meno densi, quindi non sono utili.

Hai ragione.

Answer 2

Forse "liquido" potrebbe galleggiare sopra il trizio "gassoso"? Non sono riuscito a trovare dati sufficienti per rilevarlo.

Come gas, è monoatomico. $^3$Ha una massa di 3 amu e $^4$Ha una massa di 4 amu.

Come gas, H è biatomico. Molecole di$^1$H$_2$ (normale H), $^2$H$_2$ (deuterio), $^3$H$_2$ (trizio) hanno masse di 2, 4 e 6 amu.

Il deuterio e il trizio sono rari, ma in teoria potresti produrre molecole di H.$_2$ che sono più densi di Lui come gas.

Il punto critico di Lui è $5.2$ K. Il punto critico di H$_2$ è $33$K. Al di sopra di queste temperature, non esiste un confine netto tra liquido e gas. A bassa pressione sono gas. Quando vengono compressi, diventano sempre più densi fino a diventare qualcosa di più simile a un liquido.

A pressioni in cui sono come liquidi, chiaramente non sono gas ideali. Non so quanto siano comprimibili. Forse c'è una temperatura e una pressione in cui Egli è liquido come,$^3$H$_2$ è gassoso, ed è ancora meno denso.