Definice fázového diagramu

Candela Rocío Barbisan | prosinec 2021
Chemický inženýr

Dříve je vhodné porozumět tomu, co rozumíme pod pojmem změny stavu agregace. Jsou to konkrétně změny stavu nebo fáze. Když je látka jednoduchá, jako jsou molekulární tekutiny, má dobře definované body tání a varu. Zatímco při nárůstu molárních hmotností se tyto teploty stávají rozsahy nebo spíše intervaly, mezi kterými dochází k fázovým změnám.

I v mnoha případech se nedosáhne určitých teplot fázových změn, protože látky jsou předem rozloženy. Definujeme následující změny fází, které budou umístěny v diagramech:

- Odpařování: z kapaliny na plyn.
- Kondenzace: z plynu na kapalinu.
- Sublimace: z pevné látky na plyn.
- Reverzní sublimace: z plynu na pevnou látku.
- Tuhnutí: z kapaliny na pevnou látku.
- Fúze: z pevné látky na kapalinu.

Obecně se jedná o tepelné procesy, které vyžadují vstřebávání nebo dodání Energie aby k nim došlo, takže jak se energie přidává nebo odebírá, budeme se pohybovat podél diagram fázi, abyste viděli, v jakém stavu agregace látka bude.

Jak dobře víme, každá látka je jedinečná, takže každá látka bude mít svůj vlastní jedinečný fázový diagram. Proto bude v každém diagramu uveden trojitý bod, kde je tlak a teplota ve kterém koexistují tři fáze (pevná, kapalná a plynná). Zůstatek. Stejně tak je uveden bod kritickýNa horním konci křivky páry nebo plynu tento bod ukazuje, že při vyšších teplotách nemůže být uveden do kapalného stavu, než je pokračování zvyšování tlaku plynu.

Obecně jsou fázové diagramy znázorněny následovně:

Zde je pozorováno, a systém kde je tlak umístěn na ose pořadnice a teplota na ose x. Obecně lze oblasti pro lepší vizualizaci také obarvit. Nalevo od grafický hmota je v pevném skupenství a jak se teplota zvyšuje (tj zvyšuje energii dodávanou do systému) je pozorována fázová změna na kapalinu a poté z kapaliny na parní. Dokud se pohybujeme nad trojným bodem. Pod trojným bodem je fázová změna přímá z pevné látky na páru nebo naopak v závislosti na dodání nebo odstranění energie.

Každá ze znázorněných křivek jsou rovnovážné křivky. Například křivka z trojitého bodu do kritického bodu je křivka rovnováhy kapaliny - pára, zatímco křivka vlevo je rovnovážná křivka kapalina-pevná látka. Níže je uvedena rovnováha pevná látka-pára, protože při nízkých teplotách a tlacích je reprezentován tlak par pevné látky. Každá z těchto rovnovážných křivek představuje fázové změny, které byly pojmenovány výše.

Uvedený fázový diagram je konkrétně fázový diagram vody s tím, že při tlaku 1 atm, bod varu je 100ºC (normální bod varu) a teplota tání je 0ºC (bod tání normální). Kritický bod je pozorován při kritické teplotě 374ºC a kritickém tlaku 218 atm, zatímco trojný bod, kde koexistují tři rovnováhy, je 0,00603 atm a 0,01ºC.

Dále můžeme pozorovat, že pokud zvýšíme tlak, teplota tání se sníží, zatímco teplota varu se zvyšuje, je tomu tak v důsledku sklonů každé z křivek Zůstatek.

Jak jsme uvedli dříve, každá látka má svůj vlastní fázový diagram, tedy trend uvedené nemusí být replikovány ve všech případových studiích, protože sklony křivek bilance se liší.