ความหมายของเฟสไดอะแกรม

ก่อนหน้านี้ ขอแนะนำให้เข้าใจสิ่งที่เราหมายถึงการเปลี่ยนแปลงในสถานะการรวม สิ่งเหล่านี้คือการเปลี่ยนแปลงสถานะหรือเฟสโดยเฉพาะ เมื่อสารเป็นแบบธรรมดา เช่น ของไหลระดับโมเลกุล สารนั้นมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดที่ชัดเจน ในขณะที่เมื่อมวลโมลาร์เพิ่มขึ้น อุณหภูมิเหล่านี้จะกลายเป็นช่วงหรือค่อนข้างเป็นช่วงๆ ระหว่างที่การเปลี่ยนแปลงเฟสเกิดขึ้น

แม้แต่ในหลายกรณี อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงเฟสบางอย่างก็ยังไม่ถึง เนื่องจากสารจะสลายตัวไปก่อนหน้านี้ เรากำหนดการเปลี่ยนแปลงเฟสต่อไปนี้ซึ่งจะอยู่ในไดอะแกรม:

- การระเหย: จากของเหลวเป็นก๊าซ
- การควบแน่น: จากแก๊สเป็นของเหลว
- การระเหิด: จากของแข็งเป็นก๊าซ
- การระเหิดย้อนกลับ: จากแก๊สเป็นของแข็ง
- การแข็งตัว: จากของเหลวเป็นของแข็ง
- ฟิวชั่น: จากของแข็งเป็นของเหลว

โดยทั่วไปแล้ว พวกมันเป็นกระบวนการทางความร้อน ซึ่งต้องการ การดูดซึม หรือการส่งมอบของ พลังงาน

ให้เกิดขึ้น เมื่อเราเติมหรือขจัดพลังงาน เราจะเคลื่อนไปตาม ไดอะแกรม เพื่อดูว่าสารจะอยู่ในสถานะการรวมตัวอย่างไร

อย่างที่เราทราบกันดีว่าสารแต่ละชนิดมีเอกลักษณ์เฉพาะ ดังนั้นสารแต่ละชนิดจะมีแผนภาพเฟสเฉพาะของตัวเอง ดังนั้น ในแต่ละไดอะแกรม จะนำเสนอจุดสามจุด โดยที่ความดันและ อุณหภูมิ ซึ่งมีสามเฟส (ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ) อยู่ร่วมกันใน สมดุล. ในทำนองเดียวกันมีการนำเสนอจุด วิกฤตที่ปลายด้านบนของกราฟไอหรือแก๊ส จุดนี้บ่งชี้ว่าที่อุณหภูมิสูงขึ้น จะไม่สามารถทำให้สถานะของเหลวกลายเป็นของเหลวเกินกว่าที่จะเพิ่มแรงดันของแก๊สต่อไปได้

โดยทั่วไป ไดอะแกรมเฟสจะแสดงดังนี้:

ที่นี่เป็นที่สังเกต a โครงการ โดยที่ความดันอยู่บนแกนกำหนดและอุณหภูมิบนแกน abscissa โดยทั่วไป พื้นที่สามารถระบายสีได้เพื่อให้เห็นภาพได้ดีขึ้น ทางด้านซ้ายของ กราฟิก สสารอยู่ในสถานะของแข็งและเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น (นั่นคือ เพิ่มพลังงานที่ส่งไปยังระบบ) การเปลี่ยนแปลงเฟสจะถูกสังเกตเป็นของเหลว จากนั้น จากของเหลวเป็น ไอน้ำ. ตราบใดที่เราเคลื่อนที่เหนือจุดสามจุด ด้านล่างจุดสามจุด การเปลี่ยนเฟสโดยตรงจากของแข็งเป็นไอหรือในทางกลับกัน ขึ้นอยู่กับการส่งหรือการกำจัดพลังงาน

เส้นโค้งแต่ละเส้นที่แสดงเป็นเส้นโค้งสมดุล ตัวอย่างเช่น เส้นโค้งจากจุดสามจุดถึงจุดวิกฤตคือเส้นโค้งสมดุลของเหลว - ไอในขณะที่โค้งไปทางซ้ายเป็นเส้นโค้งสมดุลของเหลวและของแข็ง ด้านล่างคือสมดุลของของแข็ง-ไอ เนื่องจากที่อุณหภูมิและความดันต่ำ ความดันไอของของแข็งจะแสดงแทน เส้นโค้งสมดุลเหล่านี้แต่ละเส้นแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงเฟสที่มีชื่อข้างต้น

แผนภาพเฟสที่แสดงเป็นแผนภาพเฟสของน้ำโดยเฉพาะ โดยสังเกตว่าที่ความดัน 1 atm จุดเดือดคือ 100ºC (จุดเดือดปกติ) และอุณหภูมิหลอมเหลวคือ 0ºC (จุดหลอมเหลว ปกติ). จุดวิกฤติสังเกตได้จากอุณหภูมิวิกฤต 374ºC และความดันวิกฤต 218 atm ในขณะที่จุดสามจุดซึ่งมีจุดสมดุลสามจุดอยู่ร่วมกัน คือ 0.00603 atm และ 0.01ºC

นอกจากนี้ เราสามารถสังเกตได้ว่า ถ้าเราเพิ่มความดัน จุดหลอมเหลวจะลดลงในขณะที่ อุณหภูมิเดือดเพิ่มขึ้น นี่เป็นเพราะความชันของเส้นโค้งแต่ละเส้นของ สมดุล.

ดังที่เราได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ สารแต่ละชนิดมีแผนภาพเฟสของมันเอง ดังนั้น แนวโน้ม ที่กล่าวถึงไม่อาจทำซ้ำได้ในทุกกรณีศึกษาเนื่องจากความชันของเส้นโค้งของ ความสมดุลแตกต่างกันไป

หัวข้อในแผนภาพเฟส