Definícia fázového diagramu

Candela Rocío Barbisan | dec. 2021
Chemický inžinier

Predtým je vhodné pochopiť, čo rozumieme pod pojmom zmeny stavu agregácie. Sú to konkrétne zmeny stavu alebo fázy. Keď je látka jednoduchá, ako napríklad molekulárne tekutiny, má dobre definované body topenia a varu. Zatiaľ čo pri zvýšení molárnych hmotností sa tieto teploty stávajú rozsahmi alebo skôr intervalmi, medzi ktorými dochádza k fázovej zmene.

Dokonca v mnohých prípadoch nie sú dosiahnuté určité teploty fázovej zmeny, pretože látky sú predtým rozložené. Definujeme nasledujúce zmeny fáz, ktoré budú umiestnené v diagramoch:

- Odparovanie: z kvapaliny na plyn.
- Kondenzácia: z plynu na kvapalinu.
- Sublimácia: z pevnej látky na plynnú.
- Reverzná sublimácia: z plynu na pevnú látku.
- Tuhnutie: z kvapalného na tuhé.
- Fúzia: od pevnej látky po kvapalnú.

Vo všeobecnosti sú to tepelné procesy, ktoré si vyžadujú absorpcie alebo dodanie energie aby sa vyskytli, takže keď sa energia pridáva alebo odoberá, budeme sa pohybovať pozdĺž diagram fáze, aby ste videli, v akom stave agregácie bude látka.

Ako dobre vieme, každá látka je jedinečná, takže každá látka bude mať svoj vlastný jedinečný fázový diagram. Preto bude v každom diagrame prezentovaný trojitý bod, kde je tlak a teplota v ktorej koexistujú tri fázy (tuhá, kvapalná a plynná). Zostatok. Podobne je prezentovaný bod kritickýNa hornom konci krivky pary alebo plynu tento bod naznačuje, že pri vyšších teplotách sa nemôže dostať do kvapalného stavu za pokračujúceho zvyšovania tlaku plynu.

Vo všeobecnosti sú fázové diagramy znázornené takto:

Tu sa pozoruje, a schémy kde tlak sa nachádza na osi y a teplota na osi x. Vo všeobecnosti môžu byť oblasti aj zafarbené pre lepšiu vizualizáciu. Naľavo od grafický hmota je v pevnom stave a so zvyšujúcou sa teplotou (t.j zvyšuje energiu dodávanú do systému) pozoruje sa fázová zmena na kvapalinu a potom z kvapaliny na para. Pokiaľ sa pohybujeme nad trojitým bodom. Pod trojitým bodom je fázová zmena priama z tuhej látky na paru alebo naopak v závislosti od dodania alebo odstránenia energie.

Každá zo znázornených kriviek predstavuje rovnovážne krivky. Napríklad krivka od trojitého bodu po kritický bod je krivka rovnováhy kvapaliny - para, zatiaľ čo krivka vľavo je rovnovážna krivka kvapalina-tuhá látka. Nižšie je uvedená rovnováha tuhá látka-para, pretože pri nízkych teplotách a tlakoch je znázornený tlak pár tuhej látky. Každá z týchto rovnovážnych kriviek predstavuje fázové zmeny, ktoré boli vymenované vyššie.

Uvedený fázový diagram je konkrétne fázový diagram vody, pričom treba poznamenať, že pri tlaku 1 atm, bod varu je 100ºC (normálna teplota varu) a teplota topenia je 0ºC (teplota topenia normálne). Kritický bod sa pozoruje pri kritickej teplote 374ºC a kritickom tlaku 218 atm, zatiaľ čo trojitý bod, kde koexistujú tri rovnováhy, je 0,00603 atm a 0,01ºC.

Ďalej môžeme pozorovať, že ak zvýšime tlak, teplota topenia sa zníži teplota varu sa zvyšuje, je to tak v dôsledku sklonov každej z kriviek Zostatok.

Ako sme už spomenuli, každá látka má svoj vlastný fázový diagram, teda trend uvedené sa nemusia opakovať vo všetkých prípadových štúdiách, pretože sklony kriviek bilancia sa líši.