Vaihekaavion määritelmä

Candela Rocío Barbisan | joulukuuta 2021
Kemian insinööri

Aikaisemmin on suositeltavaa ymmärtää, mitä tarkoitamme aggregointitilan muutoksilla. Ne ovat nimenomaan tilan tai vaiheen muutoksia. Kun aine on yksinkertainen, kuten molekyylinesteet, sillä on hyvin määritellyt sulamis- ja kiehumispisteet. Kun taas moolimassat kasvavat, näistä lämpötiloista tulee alueita tai pikemminkin jaksoja, joiden välillä faasimuutos tapahtuu.

Jopa monissa tapauksissa tiettyjä faasimuutoslämpötiloja ei saavuteta, koska aineet ovat aiemmin hajoaneet. Määrittelemme seuraavat vaihemuutokset, jotka sijoitetaan kaavioihin:

- Haihtuminen: nesteestä kaasuksi.
- Tiivistyminen: kaasusta nesteeksi.
- Sublimaatio: kiinteästä kaasuksi.
- Käänteinen sublimaatio: kaasusta kiinteäksi.
- Kiinteytys: nesteestä kiinteäksi.
- Fuusio: kiinteästä nesteeksi.

Yleensä ne ovat lämpöprosesseja, ne vaativat imeytyminen tai toimittaminen Energiaa jotta niitä esiintyy, niin että kun energiaa lisätään tai poistetaan, liikumme pitkin kaavio vaihe nähdäksesi, missä aggregaatiotilassa aine on.

Kuten hyvin tiedämme, jokainen aine on ainutlaatuinen, joten jokaisella aineella on oma ainutlaatuinen vaihekaavio. Siksi jokaisessa kaaviossa esitetään kolmoispiste, jossa paine ja lämpötila jossa kolme faasia (kiinteä, neste ja kaasu) esiintyvät rinnakkain Saldo. Samoin piste esitetään kriittinenHöyry- tai kaasukäyrän yläpäässä tämä piste osoittaa, että korkeammissa lämpötiloissa sitä ei voida saattaa nestemäiseen tilaan kaasun paineen nostamista pidemmälle.

Yleensä vaihekaaviot esitetään seuraavasti:

Tässä havaitaan, a järjestelmä jossa paine sijaitsee ordinaatta-akselilla ja lämpötila abskissa-akselilla. Yleisesti ottaen alueet voidaan myös värittää paremman visualisoinnin vuoksi. Vasemmalla puolella graafinen aine on kiinteässä tilassa ja lämpötilan noustessa (eli lisää järjestelmään toimitettua energiaa) havaitaan faasimuutos nesteeksi ja sitten nesteestä nesteeksi höyryä. Niin kauan kuin siirrymme kolmoispisteen yläpuolelle. Kolmoispisteen alapuolella faasimuutos tapahtuu suoraan kiinteästä höyryksi tai päinvastoin riippuen energian toimituksesta tai poistamisesta.

Jokainen esitetyistä käyristä on tasapainokäyrä. Esimerkiksi käyrä kolmoispisteestä kriittiseen pisteeseen on nesteen tasapainokäyrä - höyryä, kun taas vasemmalla oleva käyrä on neste-kiinteä-tasapainokäyrä. Alla on kiinteä-höyrytasapaino, koska alhaisissa lämpötiloissa ja paineissa esitetään kiinteän aineen höyrynpaine. Jokainen näistä tasapainokäyristä edustaa edellä nimettyjä vaihemuutoksia.

Esitetty vaihekaavio on nimenomaan veden vaihekaavio, jossa huomioidaan, että 1 atm: n paineessa kiehumispiste on 100 ºC (normaali kiehumispiste) ja sulamislämpötila on 0 ºC (sulamispiste normaali). Kriittinen piste havaitaan kriittisellä lämpötilalla 374 ºC ja kriittisellä paineella 218 atm, kun taas kolmoispiste, jossa kolme tasapainoa esiintyvät rinnakkain, on 0,00603 atm ja 0,01 ºC.

Lisäksi voimme havaita, että jos lisäämme painetta, sulamispiste laskee, kun taas kiehumislämpötila nousee, tämä johtuu kunkin käyrän jyrkkyydestä Saldo.

Kuten aiemmin mainittiin, jokaisella aineella on oma vaihekaavionsa, joten trendi mainittuja ei välttämättä toisteta kaikissa tapaustutkimuksissa, koska käyrien kaltevuus tasapaino vaihtelee.