Ορισμός Διαγράμματος Φάσεων

Προηγουμένως, είναι σκόπιμο να κατανοήσουμε τι εννοούμε με τον όρο αλλαγές στην κατάσταση συνάθροισης. Είναι συγκεκριμένα αλλαγές κατάστασης ή φάσης. Όταν μια ουσία είναι απλή, όπως τα μοριακά ρευστά, έχει σαφώς καθορισμένα σημεία τήξης και βρασμού. Ενώ, όταν οι μοριακές μάζες αυξάνονται, αυτές οι θερμοκρασίες γίνονται εύρη ή μάλλον διαστήματα, μεταξύ των οποίων συμβαίνει η αλλαγή φάσης.

Ακόμη και σε πολλές περιπτώσεις, ορισμένες θερμοκρασίες αλλαγής φάσης δεν επιτυγχάνονται, καθώς οι ουσίες έχουν προηγουμένως αποσυντεθεί. Ορίζουμε τις ακόλουθες αλλαγές φάσης που θα εντοπιστούν στα διαγράμματα:

- Εξάτμιση: από υγρό σε αέριο.
- Συμπύκνωση: από αέριο σε υγρό.

- Εξάχνωση: από στερεό σε αέριο.
- Αντίστροφη εξάχνωση: από αέριο σε στερεό.
- Στερεοποίηση: από υγρό σε στερεό.
- Σύντηξη: από στερεό σε υγρό.

Γενικά, είναι θερμικές διεργασίες, απαιτούν την απορρόφηση ή την παράδοση του Ενέργεια ώστε να εμφανιστούν, έτσι ώστε, καθώς προστίθεται ή αφαιρείται ενέργεια, θα κινούμαστε κατά μήκος του διάγραμμα φάση για να δούμε σε ποια κατάσταση συσσωμάτωσης θα βρίσκεται η ουσία.

Όπως γνωρίζουμε καλά, κάθε ουσία είναι μοναδική, επομένως κάθε ουσία θα έχει το δικό της μοναδικό διάγραμμα φάσεων. Επομένως, σε κάθε διάγραμμα θα παρουσιαστεί ένα τριπλό σημείο, όπου η πίεση και η θερμοκρασία στην οποία συνυπάρχουν οι τρεις φάσεις (στερεό, υγρό και αέριο). Ισορροπία. Παρομοίως, παρουσιάζεται ένα σημείο κρίσιμοςΣτο άνω άκρο της καμπύλης ατμού ή αερίου, αυτό το σημείο δείχνει ότι σε υψηλότερες θερμοκρασίες δεν μπορεί να έλθει σε υγρή κατάσταση πέρα ​​από τη συνέχιση της αύξησης της πίεσης του αερίου.

Γενικά, τα διαγράμματα φάσεων παρουσιάζονται ως εξής:

Εδώ παρατηρείται, α σχέδιο όπου η πίεση βρίσκεται στον άξονα των τεταγμένων και η θερμοκρασία στον άξονα της τετμημένης. Γενικά, οι περιοχές μπορούν επίσης να χρωματιστούν για καλύτερη οπτικοποίηση. Στα αριστερά του γραφικός η ύλη βρίσκεται σε στερεή κατάσταση και, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία (δηλαδή, η αυξάνει την ενέργεια που παρέχεται στο σύστημα) παρατηρείται αλλαγή φάσης σε υγρό και στη συνέχεια, από υγρό σε ατμός. Αρκεί να κινηθούμε πάνω από το τριπλό σημείο. Κάτω από το τριπλό σημείο, η αλλαγή φάσης είναι άμεση από στερεό σε ατμό ή αντίστροφα ανάλογα με την παροχή ή την αφαίρεση της ενέργειας.

Κάθε μία από τις καμπύλες που αντιπροσωπεύονται είναι οι καμπύλες ισορροπίας. Για παράδειγμα, η καμπύλη από το τριπλό σημείο στο κρίσιμο σημείο είναι η καμπύλη υγρής ισορροπίας - ατμού, ενώ η καμπύλη προς τα αριστερά είναι η καμπύλη ισορροπίας υγρού-στερεού. Παρακάτω είναι η ισορροπία στερεού-ατμού, αφού σε χαμηλές θερμοκρασίες και πιέσεις αναπαρίσταται η τάση ατμών του στερεού. Κάθε μία από αυτές τις καμπύλες ισορροπίας αντιπροσωπεύει τις αλλαγές φάσης που ονομάστηκαν παραπάνω.

Το διάγραμμα φάσης που αναπαρίσταται είναι συγκεκριμένα το διάγραμμα φάσης του νερού, σημειώνοντας ότι, σε πίεση 1 atm, το σημείο βρασμού είναι 100ºC (κανονικό σημείο βρασμού) και η θερμοκρασία τήξης είναι 0ºC (σημείο τήξης κανονικός). Το κρίσιμο σημείο παρατηρείται με κρίσιμη θερμοκρασία 374ºC και κρίσιμη πίεση 218 atm ενώ το τριπλό σημείο, όπου συνυπάρχουν οι τρεις ισορροπίες, είναι 0,00603 atm και 0,01ºC.

Επιπλέον, μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι, αν αυξήσουμε την πίεση, το σημείο τήξης μειώνεται ενώ το η θερμοκρασία βρασμού αυξάνεται, αυτό οφείλεται στις κλίσεις καθεμιάς από τις καμπύλες του Ισορροπία.

Όπως αναφέραμε προηγουμένως, κάθε ουσία έχει το δικό της διάγραμμα φάσεων, επομένως, η τάση που αναφέρονται μπορεί να μην αναπαραχθούν σε όλες τις μελέτες περίπτωσης δεδομένου ότι οι κλίσεις των καμπυλών του η ισορροπία ποικίλλει.

Θέματα στο διάγραμμα φάσεων