تعريف مخطط المرحلة

كانديلا روسيو باربيسان | ديسمبر. 2021
مهندس كيميائي

في السابق ، يُنصح بفهم ما نعنيه بالتغييرات في حالة التجميع. إنها على وجه التحديد تغييرات في الحالة أو المرحلة. عندما تكون مادة ما بسيطة ، مثل السوائل الجزيئية ، فإن لها نقاط انصهار وغليان محددة جيدًا. في حين أنه عندما تزداد الكتل المولية ، تصبح درجات الحرارة هذه نطاقات أو بالأحرى فترات يحدث فيها تغير الطور.

حتى في كثير من الحالات ، لا يتم الوصول إلى درجات حرارة معينة لتغيير الطور ، لأن المواد قد تحللت سابقًا. نحدد تغييرات المرحلة التالية التي ستكون موجودة في المخططات:

- التبخر: من سائل الى غاز.
- تركيز: من الغاز إلى السائل.
- التسامي: من صلب إلى غاز.
- التسامي العكسي: من الغاز إلى الحالة الصلبة.
- التصلب: من سائل إلى صلب.
- الانصهار: من صلب إلى سائل.

بشكل عام ، فهي عمليات حرارية تتطلب استيعاب أو تسليم طاقة حتى تحدث ، بحيث ، عند إضافة الطاقة أو إزالتها ، سوف نتحرك على طول رسم بياني المرحلة لمعرفة حالة التجميع التي ستكون فيها المادة.

كما نعلم جيدًا ، كل مادة فريدة من نوعها ، لذلك سيكون لكل مادة مخطط طور فريد خاص بها. لذلك ، في كل رسم بياني ، سيتم تقديم نقطة ثلاثية ، حيث الضغط و درجة الحرارة التي تتعايش فيها المراحل الثلاث (الصلبة والسائلة والغازية) الرصيد. وبالمثل ، يتم عرض نقطة حرجفي الطرف العلوي لمنحنى البخار أو الغاز ، تشير هذه النقطة إلى أنه في درجات الحرارة المرتفعة لا يمكن إحضارها إلى حالة سائلة تتجاوز الاستمرار في زيادة ضغط الغاز.

بشكل عام ، يتم تمثيل مخططات الطور على النحو التالي:

هنا لوحظ ، أ مخطط حيث يقع الضغط على المحور الإحداثي ودرجة الحرارة على محور الإحداثي. بشكل عام ، يمكن أيضًا تلوين المناطق للحصول على تصور أفضل. إلى اليسار من الرسم تكون المادة في الحالة الصلبة ، ومع ارتفاع درجة الحرارة (أي يزيد الطاقة التي يتم توصيلها إلى النظام) يتم ملاحظة تغير الطور إلى السائل ثم من السائل إلى بخار. طالما أننا نتحرك فوق النقطة الثلاثية. تحت النقطة الثلاثية ، يكون تغيير الطور مباشرًا من صلب إلى بخار أو العكس اعتمادًا على توصيل أو إزالة الطاقة.

كل من المنحنيات الممثلة هي منحنيات التوازن. على سبيل المثال ، المنحنى من النقطة الثلاثية إلى النقطة الحرجة هو منحنى توازن السائل - بخار ، في حين أن المنحنى إلى اليسار هو منحنى التوازن السائل والصلب. يوجد أدناه توازن البخار الصلب ، حيث يتم تمثيل ضغط بخار المادة الصلبة في درجات الحرارة المنخفضة والضغط. يمثل كل من منحنيات التوازن هذه تغيرات الطور التي تم تسميتها أعلاه.

يمثل مخطط الطور الموضح على وجه التحديد مخطط طور الماء ، مع ملاحظة أنه عند ضغط 1 ضغط جوي ، نقطة الغليان هي 100 درجة مئوية (نقطة الغليان العادية) ودرجة حرارة الانصهار هي 0 درجة مئوية (نقطة الانصهار عادي). يتم ملاحظة النقطة الحرجة عند درجة حرارة حرجة تبلغ 374 درجة مئوية وضغط حرج قدره 218 ضغط جوي ، بينما النقطة الثلاثية ، حيث تتعايش التوازن الثلاثة ، هي 0.00603 ضغط جوي و 0.01 درجة مئوية.

علاوة على ذلك ، يمكننا ملاحظة أنه إذا قمنا بزيادة الضغط ، فإن نقطة الانصهار تنخفض بينما تزداد درجة حرارة الغليان ، ويرجع ذلك إلى منحدرات كل من منحنيات الرصيد.

كما ذكرنا سابقًا ، كل مادة لها مخطط طور خاص بها ، وبالتالي ، الاتجاه المذكورة قد لا تتكرر في جميع دراسات الحالة منذ منحدرات منحنيات يختلف التوازن.