臨界点
純物質の臨界点(りんかいてん、英語: critical point)とは、気相 - 液相間の相転移が起こりうる温度および圧力の上限である。気体の温度を臨界点以下にしない限り、どれだけ圧縮しても気体は決して液化しない。また、臨界点より高い圧力の下では、どんなに加熱しても液体は決して沸騰しない。
純物質の臨界点は各物質に固有の値である。例えば水の臨界点は 373.95 °C (647.10 K), 220.64バール (22.064 MPa; 217.75 atm) である。臨界点の温度をその物質の臨界温度 Tc、圧力を臨界圧力 Pc という。物質の沸点 Tb は臨界温度以上にはならない。すなわち臨界温度は沸点の上限である(Tb < Tc)。同様に、臨界圧力はその物質の蒸気圧 Pvap の上限である(Pvap < Pc)。臨界点における物質の密度を臨界密度 ρc 、モル体積を臨界体積 Vm, c という。水の臨界密度は 0.322±0.003 g/cm である。この値は常温常圧の水の密度の約1/3であり、水蒸気を理想気体と仮定したときの臨界点での密度の4.4倍である。
温度 T を横軸、圧力 P を縦軸とした相図では、気-液境界線(右図の青線)の右端の点が臨界点にあたる。すなわち蒸気圧曲線の右端の点が臨界点である。臨界点より低い温度・圧力で気液平衡にあるとき、気体の密度 ρgas は液体の密度 ρliq よりも小さい。気液平衡を保ちながら蒸気圧曲線に沿って温度 T を上げていくと、気体の密度は増加し、液体の密度は減少する。臨界点に近づくにつれて二つの密度の差はますます小さくなり、(T, Pvap) → (Tc, Pc) の極限で密度の差がなくなって ρgas = ρliq = ρc となる。