Opredelitev faznega diagrama

Candela Rocío Barbisan | dec. 2021
Kemijski inženir

Pred tem je priporočljivo razumeti, kaj mislimo s spremembami v agregacijskem stanju. Gre predvsem za spremembe stanja ali faze. Kadar je snov preprosta, kot so molekularne tekočine, ima dobro opredeljeno tališče in vrelišče. Medtem ko se molske mase povečajo, te temperature postanejo razponi oziroma intervali, med katerimi pride do fazne spremembe.

Tudi v mnogih primerih niso dosežene določene temperature faznih sprememb, saj se snovi predhodno razgradijo. Določimo naslednje fazne spremembe, ki se bodo nahajale na diagramih:

- Izhlapevanje: iz tekočine v plin.
- Kondenzacija: iz plina v tekočino.
- Sublimacija: iz trdnega v plin.
- Reverzna sublimacija: iz plina v trdno.
- Strjevanje: iz tekočega v trdno.
- Fuzija: iz trdnega v tekoče.

Na splošno so toplotni procesi, ki zahtevajo absorpcija ali dostavo Energija tako da se pojavijo, tako da se bomo, ko se energija dodaja ali odstranjuje, premikali po diagram fazi, da vidimo, v kakšnem agregacijskem stanju bo snov.

Kot dobro vemo, je vsaka snov edinstvena, zato bo imela vsaka snov svoj edinstven fazni diagram. Zato bo v vsakem diagramu predstavljena trojna točka, kjer sta tlak in temperaturo v katerem soobstajajo tri faze (trdna, tekoča in plinasta). Ravnovesje. Prav tako je predstavljena točka kritičnoNa zgornjem koncu krivulje pare ali plina ta točka kaže, da pri višjih temperaturah ni mogoče spraviti v tekoče stanje, razen če še naprej povečujemo tlak plina.

Na splošno so fazni diagrami predstavljeni na naslednji način:

Tukaj se opazi, a shema kjer se tlak nahaja na ordinatni osi, temperatura pa na abscisni osi. Na splošno so območja lahko tudi obarvana za boljšo vizualizacijo. Levo od grafično snov je v trdnem stanju in z naraščanjem temperature (tj poveča energijo, dostavljeno sistemu) opazimo fazno spremembo v tekočino in nato iz tekočine v paro. Dokler se premikamo nad trojno točko. Pod trojno točko je fazna sprememba neposredna iz trdnega v paro ali obratno, odvisno od dobave ali odvzema energije.

Vsaka od predstavljenih krivulj je ravnotežna krivulja. Na primer, krivulja od trojne točke do kritične točke je krivulja tekočega ravnotežja - para, medtem ko je krivulja levo ravnotežna krivulja tekoče-trdno. Spodaj je ravnovesje med trdno snovjo in paro, saj je pri nizkih temperaturah in tlakih predstavljen parni tlak trdne snovi. Vsaka od teh ravnotežnih krivulj predstavlja fazne spremembe, ki so bile poimenovane zgoraj.

Predstavljeni fazni diagram je posebej fazni diagram vode, pri čemer je treba upoštevati, da pri tlaku 1 atm vrelišče je 100ºC (normalno vrelišče), temperatura tališča pa 0ºC (tališče normalno). Kritično točko opazimo pri kritični temperaturi 374ºC in kritičnem tlaku 218 atm, medtem ko je trojna točka, kjer soobstajajo tri ravnotežja, 0,00603 atm in 0,01ºC.

Poleg tega lahko opazimo, da če povečamo tlak, se tališče zmanjša, medtem ko se temperatura vrelišča se poveča, to je tako zaradi naklonov vsake od krivulj Ravnovesje.

Kot smo že omenili, ima vsaka snov svoj fazni diagram, torej trend omenjenega ni mogoče ponoviti v vseh študijah primerov, saj so naklona krivulj ravnotežje se razlikuje.