Critical state and Liquefaction of gases Questions in Hindi

(C) वह बिंदु जिस पर जल की तीनों अवस्थाएँ (बर्फ,द्रव जल और जल वाष्प) साम्यावस्था में एक साथ मौजूद होती हैं,उसे जल का त्रिक बिंदु (triple point) कहा जाता है।
यह $0.01\,^\circ C$ $(273.16\, K)$ तापमान और $4.58\, mm \, Hg$ $(611.657\, Pa)$ दाब पर होता है।

(A) गैस का द्रवीकरण तब होता है जब अंतर-आणविक बल इतने महत्वपूर्ण हो जाते हैं कि वे अणुओं को तरल अवस्था में एक साथ रख सकें।
कम तापमान गैसीय अणुओं की गतिज ऊर्जा को कम करता है,जिससे वे एक-दूसरे के करीब आ जाते हैं।
उच्च दबाव अणुओं को कम आयतन में लाने के लिए मजबूर करता है,जिससे अंतर-आणविक दूरी कम हो जाती है।
इसलिए,कम तापमान और उच्च दबाव का संयोजन द्रवीकरण के लिए सबसे प्रभावी स्थिति है।

(C) किसी गैस का क्रांतिक तापमान $(T_c)$ वह तापमान है जिसके ऊपर गैस को द्रवित नहीं किया जा सकता,चाहे कितना भी दबाव क्यों न लगाया जाए।
इस तापमान से ऊपर,पदार्थ केवल गैसीय अवस्था में मौजूद होता है और इसे संपीड़न द्वारा तरल अवस्था में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है।

(C) वह तापमान जिसके नीचे गैस को केवल दबाव डालकर द्रवित किया जा सकता है,क्रांतिक तापमान $(T_c)$ कहलाता है।
अतः,एक गैस को केवल तभी द्रवित किया जा सकता है जब उसका तापमान उसके क्रांतिक तापमान से कम हो।

(D) क्रांतिक तापमान $(T_c)$ को उस तापमान के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसके ऊपर किसी गैस को दबाव डालकर द्रवीकृत नहीं किया जा सकता है।
इस तापमान पर,द्रव अवस्था का घनत्व वाष्प अवस्था के घनत्व के बराबर हो जाता है,जिसका अर्थ है कि दोनों अवस्थाओं के बीच का मेनिस्कस (meniscus) गायब हो जाता है।
परिणामस्वरूप,क्रांतिक तापमान पर निकाय का पृष्ठ तनाव शून्य हो जाता है।
अतः,दिए गए सभी कथन सही हैं।

(A) गैस का द्रवीकरण तब होता है जब अंतर-आणविक बल इतने मजबूत हो जाते हैं कि वे अणुओं को तरल अवस्था में एक साथ रख सकें।
तापमान कम करने से गैस के अणुओं की गतिज ऊर्जा कम हो जाती है,जिससे वे एक-दूसरे के करीब आ सकते हैं।
दबाव बढ़ाने से अणु एक छोटे आयतन में आ जाते हैं,जिससे अंतर-आणविक दूरी और कम हो जाती है।
इसलिए,$Low \ temperature$ (कम तापमान) और $High \ pressure$ (उच्च दबाव) द्रवीकरण के लिए सबसे अनुकूल स्थितियां हैं।

(C) गैसों का द्रवीकरण तापमान को कम करके (ठंडा करके) और दबाव बढ़ाकर प्राप्त किया जाता है।
ठंडा करने से गैस के अणुओं की गतिज ऊर्जा कम हो जाती है और दबाव बढ़ाने से अणु एक-दूसरे के करीब आ जाते हैं,जिससे द्रव अवस्था का निर्माण होता है।
इसलिए,ठंडा करना और दबाव बढ़ाना दोनों आवश्यक हैं।

(D) क्रांतिक तापमान $(T_c)$ सूत्र द्वारा दिया जाता है: $T_c = \frac{8a}{27Rb}$.
चूंकि $T_c \propto \frac{a}{b}$,हम प्रत्येक गैस के लिए $\frac{a}{b}$ अनुपात की गणना करते हैं:
$W$ के लिए: $\frac{4.0}{0.027} \approx 148.15$
$X$ के लिए: $\frac{8.0}{0.030} \approx 266.67$
$Y$ के लिए: $\frac{6.0}{0.032} = 187.5$
$Z$ के लिए: $\frac{12.0}{0.027} \approx 444.44$
चूंकि गैस $Z$ का $\frac{a}{b}$ अनुपात सबसे अधिक है,इसलिए इसका क्रांतिक तापमान सबसे अधिक है।

(B) $Critical \ point$ (क्रांतिक बिंदु) पर द्रव और वाष्प का घनत्व समान हो जाता है,जिससे उनके बीच का इंटरफेस गायब हो जाता है। परिणामस्वरूप,पृष्ठ तनाव शून्य हो जाता है।

(D) एक आदर्श गैस का द्रवीकरण नहीं किया जा सकता क्योंकि यह अंतर-आणविक आकर्षण बलों की अनुपस्थिति को मानती है।
चूंकि द्रवीकरण के लिए गैस के अणुओं को एक साथ लाने के लिए अंतर-आणविक बलों की उपस्थिति आवश्यक है,इसलिए एक आदर्श गैस में ये बल नहीं होते हैं और इसलिए इसे $P$ और $T$ की किसी भी स्थिति में द्रवीकृत नहीं किया जा सकता है।

(B) वह तापमान जिसके ऊपर किसी गैस को केवल दबाव द्वारा द्रवित नहीं किया जा सकता है,उसे $Critical \ temperature$ $(T_c)$ कहा जाता है। इस तापमान के नीचे,पर्याप्त दबाव डालकर गैस को द्रवित किया जा सकता है।

(C) गैस का द्रवीकरण उसके क्रांतिक तापमान $(T_c)$ से नीचे दबाव डालकर किया जा सकता है।
क्रांतिक तापमान से ऊपर,गैस को केवल दबाव द्वारा द्रवित नहीं किया जा सकता है।

(A) क्रांतिक तापमान $(T_c)$ वह तापमान है जिसके ऊपर किसी गैस को केवल दबाव द्वारा द्रवीभूत नहीं किया जा सकता है। इसलिए,$T_c$ से कम तापमान पर गैस को संपीड़ित करके द्रवीभूत करना संभव है। कथन $A$ गलत है क्योंकि यह दावा करता है कि $T_c$ से नीचे गैस को संपीड़ित करना असंभव है,जबकि वास्तव में यह द्रवीकरण के लिए आवश्यक स्थिति है।

(D) आदर्श गैस में अणुओं के बीच कोई अंतर-आणविक आकर्षण बल मौजूद नहीं होता है।
गैस के द्रवीकरण के लिए अणुओं को एक साथ लाकर तरल अवस्था बनाने हेतु अंतर-आणविक बलों की उपस्थिति आवश्यक है।
चूंकि आदर्श गैसों में इन बलों का अभाव होता है,इसलिए उन्हें द्रवित नहीं किया जा सकता है।

(B) निम्न तापमान और उच्च दाब पर,अंतर-आणविक आकर्षण बल बढ़ जाते हैं,जो गैसों के द्रवीकरण को सुगम बनाते हैं। गैस का द्रवीकरण आमतौर पर उसके $Critical \ Temperature$ (क्रांतिक तापमान) से कम तापमान पर किया जाता है।

(D) वान डर वाल्स गैस के लिए,क्रांतिक स्थिरांक $a$ और $b$ के साथ इस प्रकार संबंधित हैं:
$V_C = 3b \implies b = \frac{V_C}{3} = \frac{0.123}{3} = 0.041 \ L \ mol^{-1}$। अतः,विकल्प $B$ गलत है।
एक अणु का आयतन अपवर्जित आयतन $b$ से $b = 4 \times N_A \times V_{molecule}$ द्वारा संबंधित है। इसलिए,$V_{molecule} = \frac{b}{4 \times N_A} = \frac{0.123}{3 \times 4 \times 6.023 \times 10^{23}} \ L$। $cc$ में बदलने पर $(1 \ L = 1000 \ cc)$,हमें $V_{molecule} = \frac{0.123 \times 1000}{12 \times 6.023 \times 10^{23}} \ cc$ प्राप्त होता है। अतः,विकल्प $A$ गलत है।
बॉयल तापमान $T_B$ को $T_B = \frac{a}{Rb}$ द्वारा दिया जाता है। चूंकि $T_C = \frac{8a}{27Rb}$,इसलिए $T_B = \frac{27}{8} T_C = 3.375 \times 180 \ K = 607.5 \ K$। चूंकि $T_B > T_C$,विकल्प $C$ गलत है।
परिभाषा के अनुसार,गैस को उसके क्रांतिक तापमान $T_C$ से ऊपर द्रवित नहीं किया जा सकता है। चूंकि $T_C = 180 \ K$,गैस को $200 \ K$ पर द्रवित नहीं किया जा सकता है। अतः,विकल्प $D$ सही है।

(D) किसी गैस के द्रवीकरण की सुगमता उसके क्रांतिक तापमान $(T_C)$ के सीधे समानुपाती होती है।
क्रांतिक तापमान जितना अधिक होगा,गैस का द्रवीकरण उतना ही आसान होगा।
दिए गए क्रांतिक तापमान:
$T_C(O_2) = 154.3 \ K$
$T_C(H_2) = 33.2 \ K$
$T_C(He) = 5.3 \ K$
मानों की तुलना करने पर: $154.3 > 33.2 > 5.3$।
अतः,द्रवीकरण का क्रम (सबसे आसान से सबसे कठिन) $O_2 > H_2 > He$ है।

(B) विकल्प $B$ गलत है। जब कोई द्रव बंद पात्र में अपनी वाष्प के साथ साम्यावस्था में होता है,तो तापमान बढ़ाने पर अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है,जिससे अधिक द्रव का वाष्पीकरण होता है। इससे प्रति इकाई आयतन में वाष्प के अणुओं की संख्या बढ़ जाती है,जिससे वाष्प का घनत्व बढ़ जाता है,न कि कम होता है।

(D) एक गैस को केवल तभी द्रवित किया जा सकता है जब उसका तापमान उसके क्रांतिक तापमान $(T_C)$ से कम हो।
यदि गैस का तापमान क्रांतिक तापमान से अधिक है $(T > T_C)$,तो इसे केवल दबाव डालकर द्रवित नहीं किया जा सकता है,चाहे दबाव कितना भी अधिक क्यों न हो।
इसलिए,$T > T_C, P > P_C$ की स्थिति में,गैस गैसीय अवस्था में ही रहती है।

(B) गैसों को कम तापमान और उच्च दबाव पर द्रवित किया जा सकता है।
इसका कारण यह है कि कम तापमान पर गैस के अणुओं की गतिज ऊर्जा न्यूनतम होती है और उच्च दबाव अणुओं के बीच अंतर-आणविक आकर्षण बलों को बढ़ाता है।

(A) $Xe$ एक उत्कृष्ट गैस है जो अध्रुवीय है और व्यक्तिगत परमाणुओं से बनी है।
अध्रुवीय प्रजातियों के लिए,केवल लंदन परिक्षेपण बल (London dispersion forces) मौजूद होते हैं,जिन्हें तात्कालिक द्विध्रुव-प्रेरित द्विध्रुव बल के रूप में भी जाना जाता है।
ये कमजोर बल $Xe$ गैस के द्रवीकरण के लिए जिम्मेदार हैं।

(B) एक गैस को तब द्रवित किया जा सकता है जब उसका तापमान उसके क्रांतिक तापमान $(T < T_c)$ से कम हो।
एक बार तापमान $T_c$ से कम हो जाने पर,पर्याप्त दबाव $(P > P_c)$ लगाकर गैस को द्रवित किया जा सकता है।
विकल्प $(b)$ उस स्थिति को दर्शाता है जहाँ $T < T_c$ और $P > P_c$ है,जो गैस के द्रवीकरण के लिए मानक स्थिति है।

(C) गैस के द्रवीकरण की सुगमता उसके क्रांतिक तापमान $(T_c)$ के सीधे आनुपातिक होती है।
क्रांतिक तापमान जितना अधिक होगा,अंतर-आणविक आकर्षण बल उतने ही मजबूत होंगे,और गैस को द्रवीभूत करना उतना ही आसान होगा।
दिए गए क्रांतिक तापमानों की तुलना करने पर:
$R (154.3 \ K) > S (126 \ K) > P (33.2 \ K) > Q (5.3 \ K)$।
अतः,द्रवीकरण का क्रम (सबसे आसान से सबसे कठिन) $R, S, P, Q$ है।

(D) किसी पदार्थ का त्रिक बिंदु वह तापमान और दबाव है जिस पर उस पदार्थ की तीनों अवस्थाएं (ठोस,तरल और गैस) ऊष्मप्रवैगिकी संतुलन में सह-अस्तित्व में होती हैं। पानी के लिए,यह $273.16 \ K$ $(0.01 \ ^\circ C)$ के तापमान और $611.657 \ Pa$ $(0.006037 \ atm)$ के दबाव पर होता है।

(D) आदर्श गैस वह गैस है जो सभी तापमानों और दबावों पर गैस नियमों का पालन करती है और जिसमें कोई अंतर-आणविक आकर्षण बल नहीं होता है।
गैस के द्रवीकरण के लिए अणुओं को एक साथ लाकर तरल अवस्था बनाने हेतु अंतर-आणविक आकर्षण बलों की उपस्थिति आवश्यक है।
चूंकि आदर्श गैस में इन बलों का अभाव होता है,इसलिए यह तापमान $(T)$ या दबाव $(P)$ की किसी भी स्थिति में द्रवीकृत नहीं हो सकती है।

(B) किसी गैस का $Critical \ temperature$ $(T_c)$ वह तापमान है जिसके ऊपर गैस को द्रवित नहीं किया जा सकता,चाहे कितना भी दबाव क्यों न लगाया जाए। अतः,वह तापमान जिसके नीचे गैस का गैसीय अवस्था में अस्तित्व नहीं रह सकता (क्योंकि वह संघनित हो जाएगी),उसे $Critical \ temperature$ कहा जाता है।

(C) गैस का क्रांतिक तापमान $(T_c)$ वह तापमान है जिसके ऊपर गैस को कितना भी दबाव डालकर द्रवित नहीं किया जा सकता है। $ \newline $ इसलिए,गैस को द्रवित करने के लिए,उसे उसके क्रांतिक तापमान से कम तापमान $(T < T_c)$ तक ठंडा करना आवश्यक है। $ \newline $ अतः,सही विकल्प $C$ है।

(A) क्रांतिक तापमान $(T_C)$ वह तापमान है जिसके ऊपर किसी गैस को कितना भी दबाव डालकर द्रवित नहीं किया जा सकता है।
$T_C$ से कम तापमान पर,गैस को दबाव डालकर द्रवित किया जा सकता है क्योंकि अंतर-आणविक बल अणुओं को एक साथ रखने के लिए पर्याप्त होते हैं।
इसलिए,यह कथन कि $T_C$ से कम तापमान पर गैस को संपीड़ित करना संभव नहीं है,गलत है।

(D) आदर्श गैस को एक ऐसी गैस के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसमें अणुओं के बीच कोई अंतर-आणविक आकर्षण बल नहीं होता है।
गैस का द्रवीकरण तब होता है जब अंतर-आणविक बल अणुओं को तरल अवस्था में एक साथ रखने के लिए पर्याप्त मजबूत हो जाते हैं।
चूंकि एक आदर्श गैस में अंतर-आणविक बल शून्य माने जाते हैं,इसलिए लागू किए गए दबाव या तापमान की परवाह किए बिना,अणुओं की गतिज ऊर्जा को दूर करके उन्हें तरल अवस्था में लाना असंभव है।

(D) किसी गैस के द्रवीकरण की सुगमता उसके क्रांतिक तापमान $(T_c)$ के सीधे आनुपातिक होती है। उच्च क्रांतिक तापमान मजबूत अंतर-आणविक बलों को इंगित करता है,जिससे गैस को द्रवित करना आसान हो जाता है।
दिए गए क्रांतिक तापमान हैं:
$O_2: 154.3 \ K$
$N_2: 126 \ K$
$H_2: 33.2 \ K$
$He: 5.3 \ K$
इसलिए,द्रवीकरण का घटता क्रम $O_2 > N_2 > H_2 > He$ है।

(D) किसी गैस का क्रांतिक ताप $(T_c)$ अंतराण्विक आकर्षण बलों की प्रबलता के सीधे समानुपाती होता है।
प्रबल अंतराण्विक बल (जैसे द्विध्रुव-द्विध्रुव अन्योन्यक्रिया या उच्च वांडर वाल्स बल) उच्च क्रांतिक ताप की ओर ले जाते हैं।
दी गई गैसों में,$SO_{2(g)}$ एक ध्रुवीय अणु है जिसमें महत्वपूर्ण द्विध्रुव-द्विध्रुव अन्योन्यक्रिया होती है और इसका आणविक भार $He$,$Ne$,और $N_2$ की तुलना में अधिक है।
इसलिए,$SO_{2(g)}$ का क्रांतिक ताप सबसे अधिक है।

(A) किसी गैस का क्रांतिक तापमान $(T_C)$ वह तापमान है जिसके ऊपर गैस को दबाव डालकर द्रवित नहीं किया जा सकता है।
यह $T_C = \frac{8a}{27Rb}$ संबंध द्वारा दिया जाता है,जिसका अर्थ है $T_C \propto a$,जहाँ $a$ वैन डेर वाल्स स्थिरांक है जो अंतर-आणविक आकर्षण बलों का माप है।
उच्च क्रांतिक तापमान मजबूत अंतर-आणविक आकर्षण बलों को दर्शाता है,जिससे गैस का द्रवीकरण आसान हो जाता है।
दिए गए मानों की तुलना करने पर: $A = 25\,^{\circ}C$,$B = 10\,^{\circ}C$,$C = -80\,^{\circ}C$,और $D = 15\,^{\circ}C$।
चूंकि गैस $A$ का क्रांतिक तापमान $(25\,^{\circ}C)$ सबसे अधिक है,इसलिए यह सबसे आसानी से द्रवित हो जाएगी।

(B) क्रांतिक ताप $(T_C)$ वह अधिकतम तापमान है जिस पर केवल दबाव के अनुप्रयोग से गैस को द्रवित किया जा सकता है।
क्रांतिक ताप से नीचे,अणुओं की तापीय गति इतनी धीमी होती है कि अंतर-आणविक बल प्रभावी हो जाते हैं,जिससे गैस का संघनन हो जाता है।
क्रांतिक ताप पर,द्रव और गैसीय अवस्थाएं एक-दूसरे से अलग नहीं की जा सकती हैं।
आदर्श गैसों का कोई विशिष्ट क्रांतिक ताप नहीं होता है क्योंकि उनमें अंतर-आणविक आकर्षण बल नहीं होते हैं।
अतः,सही कथन यह है कि क्रांतिक ताप से नीचे,अणुओं की तापीय गति इतनी धीमी होती है कि अंतर-आणविक बल प्रभावी हो जाते हैं,जिससे गैस का संघनन हो जाता है।

(D) गैस का क्रांतिक तापमान $(T_c)$ अंतर-आणविक आकर्षण बलों के परिमाण पर निर्भर करता है।
दिए गए विकल्पों में से $CO_2$ का क्रांतिक तापमान सबसे अधिक $304.2 \ K$ है,क्योंकि $H_2$,$He$ और $N_2$ की तुलना में इसमें वैन डर वाल्स बल अधिक मजबूत होते हैं।

(A) किसी गैस का क्रांतिक ताप $(T_c)$ वह ताप है जिसके ऊपर उसे कितना भी दाब लगाकर द्रवित नहीं किया जा सकता है।
इसका कारण यह है कि $T_c$ से ऊपर,गैस के अणुओं की गतिज ऊर्जा इतनी अधिक होती है कि अंतर-आणविक आकर्षण बल अणुओं को द्रव अवस्था में एक साथ रखने के लिए अपर्याप्त होते हैं।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण कथन की सही व्याख्या है।

(A) क्रांतिक ताप $(T_c)$ पर,द्रव और गैसीय अवस्थाओं के बीच का अंतर समाप्त हो जाता है।
ऐसा इसलिए है क्योंकि इस तापमान पर द्रव अवस्था का घनत्व गैसीय अवस्था के घनत्व के बराबर हो जाता है।
परिणामस्वरूप,द्रव गैसीय अवस्था में अदृश्य और निरंतर रूप से परिवर्तित हो जाता है,जिसका अर्थ है कि वहां कोई प्रावस्था सीमा (phase boundary) नहीं होती है।
कथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण यह स्पष्ट करता है कि संक्रमण इस प्रकार क्यों होता है।

(D) ड्राई क्लीनिंग में विलायक के रूप में तरल $CO_2$ का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह पर्यावरण के अनुकूल है और उपयुक्त डिटर्जेंट के साथ मिलाने पर ग्रीस और दाग को हटाने में प्रभावी है। इस प्रक्रिया को सुपरक्रिटिकल फ्लूइड एक्सट्रैक्शन या लिक्विड $CO_2$ क्लीनिंग के रूप में जाना जाता है।

(A) क्रांतिक तापमान $(T_c)$ वह तापमान है जिसके ऊपर किसी गैस को द्रवित नहीं किया जा सकता,चाहे कितना भी दबाव क्यों न लगाया जाए।
जब किसी गैस को $500 \ K$ से ठंडा किया जाता है,तो जो गैस पहले अपने क्रांतिक तापमान तक पहुँचती है,वह द्रवित होना शुरू हो जाएगी।
चूंकि अमोनिया का क्रांतिक तापमान $(405.5 \ K)$ कार्बन डाइऑक्साइड $(304.10 \ K)$ से अधिक है,इसलिए शीतलन प्रक्रिया के दौरान अमोनिया पहले अपने क्रांतिक तापमान तक पहुँच जाएगी।
अतः,अमोनिया पहले द्रवित होगी।

(A) किसी गैस का क्रांतिक तापमान उसके अंतर-आणविक आकर्षण बलों की मजबूती का माप है।
उच्च क्रांतिक तापमान यह दर्शाता है कि गैस को अधिक आसानी से द्रवित किया जा सकता है,जिसका अर्थ है कि इसमें अंतर-आणविक आकर्षण बल अधिक मजबूत हैं।
चूंकि $CO_2$ का क्रांतिक तापमान $(31.1^{\circ} C)$,$CH_4$ $(-81.9^{\circ} C)$ की तुलना में अधिक है,इसलिए $CO_2$ में अंतर-आणविक आकर्षण बल अधिक मजबूत हैं।

(N/A) गैसीय और तरल दोनों अवस्थाओं में पदार्थ के दबाव-आयतन-तापमान संबंधों पर पहला पूर्ण डेटा थॉमस एंड्रयूज द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ के लिए प्राप्त किया गया था।
एंड्रयूज समतापी ग्राफ के विश्लेषण से:
$(i)$ उच्च तापमान पर,समतापी वक्र एक आदर्श गैस के समान दिखते हैं और बहुत उच्च दबाव पर भी गैस को द्रवित नहीं किया जा सकता है।
$(ii)$ जैसे-जैसे तापमान कम किया जाता है,वक्र का आकार बदल जाता है और डेटा आदर्श व्यवहार से महत्वपूर्ण विचलन दिखाता है।
$(iii)$ $T_C$ (क्रांतिक तापमान),$P_C$ (क्रांतिक दबाव),और $V_C$ (क्रांतिक आयतन) की व्याख्या: $30.98^{\circ}C$ पर,$CO_2$ $73 \ atm$ दबाव तक गैस के रूप में रहता है (आकृति में बिंदु $E$)। $73 \ atm$ दबाव पर,तरल $CO_2$ पहली बार दिखाई देता है। यह बिंदु $E$ उस क्रांतिक अवस्था को दर्शाता है जहाँ तरल और गैस के बीच का अंतर समाप्त हो जाता है।

(N/A) थॉमस एंड्रयूज ने $CO_2$ का उपयोग करके गैसीय और तरल दोनों अवस्थाओं में पदार्थ के दबाव-आयतन-तापमान संबंधों पर पहला पूर्ण डेटा प्राप्त किया।
एंड्रयूज के समतापी वक्रों (isotherms) से मुख्य अवलोकन:
$(i)$ उच्च तापमान पर (जैसे $50^{\circ}C$),समतापी वक्र एक आदर्श गैस के समान दिखते हैं और कितना भी दबाव डालने पर गैस को द्रवित नहीं किया जा सकता है।
$(ii)$ जैसे-जैसे तापमान कम किया जाता है,वक्र का आकार बदल जाता है,जो आदर्श व्यवहार से महत्वपूर्ण विचलन दिखाता है। एक क्षैतिज भाग दिखाई देता है,जो तरल और गैस चरणों के सह-अस्तित्व का प्रतिनिधित्व करता है।
$(iii)$ क्रांतिक स्थिरांक $(T_C, P_C, V_C)$: बिंदु $E$ क्रांतिक अवस्था का प्रतिनिधित्व करता है। $30.98^{\circ}C$ $(T_C)$ पर,$CO_2$ $73 \ atm$ $(P_C)$ दबाव तक गैस के रूप में रहता है। इस दबाव पर,पहली बार तरल $CO_2$ दिखाई देता है। इस बिंदु पर आयतन को क्रांतिक आयतन $(V_C)$ कहा जाता है।

(N/A) वास्तविक गैसों का द्रवीकरण: सभी वास्तविक गैसें,समतापीय संपीड़न (isothermal compression) पर,$CO_2$ के समान व्यवहार प्रदर्शित करती हैं। किसी गैस को द्रवित करने के लिए उसे उसके क्रांतिक तापमान $(T_c)$ से नीचे ठंडा करना आवश्यक है। क्रांतिक तापमान वह उच्चतम तापमान है जिस पर किसी गैस को केवल दबाव द्वारा द्रवित किया जा सकता है।
स्थायी गैसों का द्रवीकरण: स्थायी गैसें (वे गैसें जो संपीड्यता गुणांक $Z$ में निरंतर धनात्मक विचलन दिखाती हैं) के लिए पर्याप्त शीतलन और उच्च संपीड़न दोनों की आवश्यकता होती है। संपीड़न अणुओं को एक-दूसरे के करीब लाता है,जबकि शीतलन उनकी गतिज ऊर्जा को कम करता है। परिणामस्वरूप,अंतर-आणविक आकर्षण बल अणुओं को एक साथ रखने के लिए पर्याप्त मजबूत हो जाते हैं,जिससे गैस का द्रवीकरण हो जाता है।

(N/A) यदि प्रक्रिया को क्रांतिक तापमान (critical temperature) से ऊपर किया जाए तो गैस का द्रवीकरण द्वि-अवस्था (द्रव + गैस) क्षेत्र से गुजरे बिना हो सकता है। इसे $CO_2$ के समतापी (isotherm) आरेख का उपयोग करके प्रदर्शित किया गया है:
चरण-$i$ (बिंदु $A$ से बिंदु $F$): हम तापमान बढ़ाकर बिंदु $A$ से $F$ तक जाते हैं,जिससे दबाव भी बढ़ता है।
चरण-$ii$ (बिंदु $F$ से बिंदु $G$): हम स्थिर तापमान पर (क्रांतिक तापमान से ऊपर,उदा. $31.1^{\circ}C$) गैस को संपीड़ित करते हैं। आयतन घटने के साथ दबाव बढ़ता है।
चरण-$iii$ (बिंदु $G$ से बिंदु $D$): हम तापमान कम करके बिंदु $G$ से $D$ की ओर नीचे जाते हैं। जैसे ही हम क्रांतिक समतापी को पार करते हैं,पदार्थ द्रव अवस्था में बदल जाता है और कभी भी विषम द्वि-अवस्था क्षेत्र में प्रवेश नहीं करता है।
परिवर्तनों की इस श्रृंखला में,पदार्थ पूरी प्रक्रिया के दौरान एक ही अवस्था में रहता है।

(N/A) गैसीय और द्रव अवस्थाओं के बीच निरंतरता होती है। इस निरंतरता को पहचानने के लिए द्रव या गैस के लिए 'फ्लुइड' (fluid) शब्द का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार,एक द्रव को बहुत सघन गैस के रूप में देखा जा सकता है।
$(i)$ एक द्रव और गैस को केवल तभी अलग किया जा सकता है जब फ्लुइड अपने क्रांतिक तापमान से नीचे हो और $(ii)$ उसका दबाव और आयतन डोम के नीचे हो।
उस स्थिति में,द्रव और गैस संतुलन में होते हैं और दोनों चरणों को अलग करने वाली एक सतह दिखाई देती है। इस सतह की अनुपस्थिति में,दो अवस्थाओं के बीच अंतर करने का कोई मौलिक तरीका नहीं है।
क्रांतिक तापमान पर,द्रव गैसीय अवस्था में अस्पष्ट रूप से और निरंतर परिवर्तित हो जाता है; दो चरणों को अलग करने वाली सतह गायब हो जाती है।
पदार्थ की वाष्प: क्रांतिक तापमान से नीचे की गैस को दबाव डालकर द्रवीकृत किया जा सकता है और इसे पदार्थ की 'वाष्प' कहा जाता है। उदाहरण के लिए,क्रांतिक तापमान से नीचे कार्बन डाइऑक्साइड गैस को कार्बन डाइऑक्साइड वाष्प कहा जाता है।

(A) किसी गैस का क्रांतिक तापमान $(T_c)$ उसके अंतर-आणविक आकर्षण बलों की मजबूती का माप है। उच्च $T_c$ मजबूत अंतर-आणविक बलों को दर्शाता है,जिससे गैस को द्रवीभूत करना आसान हो जाता है।
$CO_2$ के लिए,$T_c = 31.1 \, ^\circ C$,और $CH_4$ के लिए,$T_c = -81.9 \, ^\circ C$ है।
चूंकि $31.1 \, ^\circ C > -81.9 \, ^\circ C$,इसलिए $CO_2$ में अंतर-आणविक बल $CH_4$ की तुलना में अधिक मजबूत हैं।
अतः,$CO_2$ को $CH_4$ की तुलना में किसी दिए गए तापमान पर अधिक आसानी से द्रवीभूत किया जा सकता है।

(B) $SO_2$ गैस को कमरे के तापमान पर लगभग $2 \text{ atm}$ का दबाव लगाकर द्रवित किया जा सकता है।
इसका कारण यह है कि $SO_2$ का क्रांतिक तापमान $(430 \text{ K})$ अपेक्षाकृत उच्च होता है,जिससे यह मध्यम दबाव में आसानी से द्रवित हो जाती है।

(N/A) वह तापमान जिसके ऊपर किसी गैस को कितना भी उच्च दबाव लगाकर द्रवित नहीं किया जा सकता,उसे क्रांतिक तापमान $(T_c)$ कहा जाता है।
गैस $A$ दबाव में थोड़ी वृद्धि पर द्रवित हो जाती है,जो यह दर्शाता है कि इसका तापमान इसके क्रांतिक तापमान से कम है $(T < T_c)$।
गैस $B$ को ठंडा किए बिना उच्च दबाव लगाने पर भी वह द्रवित नहीं होती है,जो यह दर्शाता है कि इसका तापमान इसके क्रांतिक तापमान से अधिक है $(T > T_c)$। गैस को ठंडा करने से उसका तापमान क्रांतिक तापमान से नीचे आ जाता है,जिससे उसे दबाव द्वारा द्रवित किया जा सकता है।

(N/A) यह कथन केवल एक आदर्श गैस के लिए सही है। एक आदर्श गैस का द्रवीकरण करना असंभव है क्योंकि आदर्श गैस के अणुओं के बीच कोई अंतर-आणविक आकर्षण बल नहीं होता है। द्रवीकरण के लिए अणुओं को एक साथ लाकर तरल अवस्था बनाने हेतु अंतर-आणविक बलों की उपस्थिति आवश्यक है।

(B) $CO_2$ गैस का क्रांतिक तापमान $(T_c)$ $30.98\,^{\circ}C$ है।
क्रांतिक तापमान से ऊपर,किसी गैस को केवल दाब लगाकर द्रवित नहीं किया जा सकता है,चाहे दाब कितना भी अधिक क्यों न हो।
चूंकि $32\,^{\circ}C > 30.98\,^{\circ}C$ है,इसलिए $CO_2$ इस तापमान पर एक सुपरक्रिटिकल तरल के रूप में मौजूद है और इसे $80\,atm$ तक दाब बढ़ाकर द्रवित नहीं किया जा सकता है।

(A) $(i)$ तापमान $T_1$ पर,बिंदु $a$ और $b$ के बीच,$CO_2$ गैसीय अवस्था में मौजूद होता है।
$(ii)$ बिंदु $b$ पर,समतापी वक्र क्षैतिज हो जाता है,जो यह दर्शाता है कि यहाँ से $CO_2$ का द्रवीकरण शुरू होता है।
$(iii)$ तापमान $T_2$ पर,$CO_2$ बिंदु $g$ पर पूरी तरह से द्रवित हो जाता है।
$(iv)$ तापमान $T_3$ पर संघनन नहीं होगा क्योंकि $T_3$ क्रांतिक तापमान $(T_c)$ से अधिक है।
$(v)$ $T_1$ पर समतापी वक्र का बिंदु $b$ और $c$ के बीच का भाग तरल और गैसीय $CO_2$ के बीच संतुलन को दर्शाता है।