Definition af fasediagram

Candela Rocío Barbisan | dec. 2021
Kemisk ingeniør

Tidligere er det tilrådeligt at forstå, hvad vi mener med ændringer i aggregeringstilstanden. De er specifikt ændringer af tilstand eller fase. Når et stof er simpelt, såsom molekylære væsker, har det veldefinerede smelte- og kogepunkter. Hvorimod, når molmasserne stiger, bliver disse temperaturer intervaller eller rettere intervaller, mellem hvilke faseændringen sker.

Selv i mange tilfælde opnås visse faseændringstemperaturer ikke, da stofferne tidligere er nedbrudt. Vi definerer følgende faseændringer, der vil blive placeret i diagrammerne:

- Fordampning: fra væske til gas.
- Kondensation: fra gas til væske.
- Sublimering: fra fast til gas.
- Omvendt sublimering: fra gas til fast stof.
- Størkning: fra flydende til fast stof.
- Fusion: fra fast til flydende.

Generelt er de termiske processer, de kræver absorption eller levering af Energi så de opstår, så vi, efterhånden som energi tilføres eller fjernes, bevæger os langs diagram fase for at se, hvilken aggregeringstilstand stoffet vil være i.

Som vi godt ved, er hvert stof unikt, så hvert stof vil have sit eget unikke fasediagram. Derfor vil der i hvert diagram blive præsenteret et tredobbelt punkt, hvor trykket og den temperatur hvortil de tre faser (fast, flydende og gas) eksisterer side om side Balance. Ligeledes præsenteres en pointe kritiskI den øvre ende af damp- eller gaskurven indikerer dette punkt, at det ved højere temperaturer ikke kan bringes til en flydende tilstand ud over at fortsætte med at øge trykket af gassen.

Generelt er fasediagrammer repræsenteret som følger:

Her observeres, en ordning hvor trykket er placeret på ordinataksen og temperaturen på abscisseaksen. Generelt kan områderne også farves for bedre visualisering. Til venstre for grafisk stof er i fast tilstand, og når temperaturen stiger (det vil sige øger energien leveret til systemet) observeres en faseændring til væske og derefter fra væske til damp. Så længe vi bevæger os over det tredobbelte punkt. Under tredobbeltpunktet er faseændringen direkte fra fast til damp eller omvendt afhængig af tilførsel eller fjernelse af energi.

Hver af de repræsenterede kurver er ligevægtskurverne. For eksempel er kurven fra det tredobbelte punkt til det kritiske punkt væskeligevægtskurven - damp, mens kurven til venstre er væske-faststof ligevægtskurven. Nedenfor er faststof-damp-ligevægten, da ved lave temperaturer og tryk er damptrykket af det faste stof repræsenteret. Hver af disse ligevægtskurver repræsenterer faseændringerne, der blev nævnt ovenfor.

Det viste fasediagram er specifikt fasediagrammet for vand, idet det bemærkes, at ved et tryk på 1 atm. kogepunktet er 100ºC (normalt kogepunkt) og smeltetemperaturen er 0ºC (smeltepunkt normal). Det kritiske punkt observeres med en kritisk temperatur på 374ºC og et kritisk tryk på 218 atm, mens det tredobbelte punkt, hvor de tre ligevægte sameksisterer, er 0,00603 atm og 0,01ºC.

Desuden kan vi observere, at hvis vi øger trykket, falder smeltepunktet, mens kogetemperaturen stiger, dette er så på grund af hældningerne af hver af kurverne af Balance.

Som vi nævnte tidligere, har hvert stof sit eget fasediagram, derfor tendensen nævnte er muligvis ikke replikeret i alle casestudier, da hældningerne af kurverne af balance variere.