Definicja diagramu fazowego

Wcześniej warto było zrozumieć, co rozumiemy przez zmiany stanu agregacji. Są to konkretnie zmiany stanu lub fazy. Gdy substancja jest prosta, taka jak płyny molekularne, ma dobrze określone temperatury topnienia i wrzenia. Natomiast wraz ze wzrostem mas molowych temperatury te stają się zakresami, a raczej przedziałami, pomiędzy którymi następuje przemiana fazowa.

Nawet w wielu przypadkach nie osiąga się pewnych temperatur przemiany fazowej, ponieważ substancje są wcześniej rozkładane. Definiujemy następujące zmiany fazowe, które będą zlokalizowane na diagramach:

- Parowanie: z cieczy do gazu.
- Kondensacja: od gazu do cieczy.
- Sublimacja: od ciała stałego do gazu.
- Sublimacja odwrócona: od gazu do ciała stałego.

- Zestalanie: od cieczy do ciała stałego.
- Fuzja: od ciała stałego do płynnego.

Na ogół są to procesy termiczne, wymagają one wchłanianie lub dostawa Energia tak, aby wystąpiły, abyśmy w miarę dodawania lub usuwania energii poruszali się wzdłuż diagram aby zobaczyć, w jakim stanie skupienia będzie substancja.

Jak dobrze wiemy, każda substancja jest wyjątkowa, więc każda substancja będzie miała swój własny, niepowtarzalny diagram fazowy. Dlatego na każdym wykresie zostanie przedstawiony punkt potrójny, w którym ciśnienie i temperatura w którym współistnieją trzy fazy (stała, ciekła i gazowa) w Balansować. Podobnie przedstawiany jest punkt krytycznyNa górnym końcu krzywej pary lub gazu punkt ten wskazuje, że w wyższych temperaturach nie można doprowadzić go do stanu ciekłego poza ciągłym zwiększaniem ciśnienia gazu.

Ogólnie diagramy fazowe są reprezentowane w następujący sposób:

Tutaj jest obserwowany, a schemat gdzie ciśnienie znajduje się na osi rzędnych, a temperatura na osi odciętej. Ogólnie obszary można również pokolorować w celu lepszej wizualizacji. Po lewej graficzny materia znajduje się w stanie stałym, a wraz ze wzrostem temperatury (tj zwiększa energię dostarczoną do układu) obserwuje się zmianę fazy na ciecz, a następnie z cieczy na parowy. Dopóki poruszamy się powyżej punktu potrójnego. Poniżej punktu potrójnego zmiana fazy jest bezpośrednia ze stanu stałego w parę lub odwrotnie, w zależności od dostarczania lub usuwania energii.

Każda z przedstawionych krzywych jest krzywymi równowagi. Na przykład krzywa od punktu potrójnego do punktu krytycznego to krzywa równowagi cieczy - pary, podczas gdy krzywa po lewej to krzywa równowagi ciecz-ciało stałe. Poniżej znajduje się równowaga par ciała stałego, ponieważ w niskich temperaturach i ciśnieniach reprezentowana jest prężność par ciała stałego. Każda z tych krzywych równowagi reprezentuje zmiany fazowe, które zostały wymienione powyżej.

Przedstawiony diagram fazowy jest konkretnie diagramem fazowym wody, zwracając uwagę, że pod ciśnieniem 1 atm temperatura wrzenia wynosi 100ºC (normalna temperatura wrzenia), a temperatura topnienia wynosi 0ºC (temperatura topnienia normalna). Punkt krytyczny obserwuje się przy temperaturze krytycznej 374ºC i ciśnieniu krytycznym 218 atm, podczas gdy punkt potrójny, w którym współistnieją trzy równowagi, to 0,00603 atm i 0,01ºC.

Ponadto możemy zaobserwować, że jeśli zwiększymy ciśnienie, temperatura topnienia spada, podczas gdy wzrasta temperatura wrzenia, jest to spowodowane nachyleniem każdej z krzywych Balansować.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, każda substancja ma swój własny diagram fazowy, dlatego trend wymienione mogą nie być powtórzone we wszystkich studiach przypadków, ponieważ nachylenia krzywych saldo się różnić.

Tematy w diagramie faz