Διαγράμματα φάσεων

Περιοχές και όρια

Μέσα σε μια περιοχή μία φάση είναι η σταθερή φάση ισορροπίας. Πάνω σε γραμμή δύο φάσεις μπορούν να συνυπάρχουν σε ισορροπία.

Η διάσχιση γραμμής αλλάζει τη σταθερή φάση. Η πραγματική μετάβαση μπορεί να καθυστερεί λόγω κινητική, πυρήνωση ή υπέρψυξης.

Τριπλό σημείο

Στο τριπλό σημείο τρεις φάσεις συνυπάρχουν σε συγκεκριμένα T και P για καθαρή ουσία. Δεν είναι «σημείο όπου όλα γίνονται αέρια» ούτε γενικό σημείο βρασμού.

Για νερό, η γεωμετρία κοντά στο τριπλό σημείο εξαρτάται από το ότι ο πάγος είναι λιγότερο πυκνός από το υγρό νερό.

Κρίσιμο σημείο

Η καμπύλη συνύπαρξης υγρού-ατμού τελειώνει στο κρίσιμο σημείο. Πάνω από T_c δεν υπάρχει σαφές όριο υγρού–αερίου και μιλάμε για υπερκρίσιμο υγρό.

Το κρίσιμο σημείο δεν είναι τριπλό σημείο και δεν αφορά συνύπαρξη στερεού-υγρού.

Κλίση Clapeyron

Η κλίση γραμμή συνύπαρξης σχετίζεται με dP/dT=ΔS/ΔV=ΔH/(TΔV). Το πρόσημο εξαρτάται από τις αλλαγές εντροπίας και όγκου.

Η γραμμή στερεού-υγρού του νερού έχει ασυνήθιστη αρνητική κλίση επειδή το υγρό έχει μικρότερο μοριακός όγκος από τον πάγο.

Διαγράμματα σύνθεσης

Σε δυαδικά μείγματα, διαγράμματα φάσεων μπορεί να χρησιμοποιούν σύνθεση αντί πίεσης. Γραβάτες γραμμές και κανόνας μοχλού επιτρέπουν να βρούμε συνθέσεις και κλάσματα συνυπαρχουσών φάσεων.

Δεν πρέπει να εφαρμόζουμε κανόνες καθαρής ουσίας σε διάγραμμα μείγματος χωρίς να διαβάζουμε σωστά τους άξονες.

Μετασταθής συμπεριφορά

Υπερψύξη και υπερθέρμανση δείχνουν ότι όριο ισορροπίας δεν εγγυάται άμεση αλλαγή. Χρειάζεται μονοπάτι πυρήνωσης και πεπερασμένος ρυθμός.

Διάγραμμα φάσεων είναι χάρτης ισορροπίας· δεν είναι κινητικό χρονοδιάγραμμα.

Πώς διαβάζουμε σωστά μια διαδρομή στο διάγραμμα

Για μια διεργασία κρατήστε σταθερή τη μεταβλητή που πράγματι ελέγχεται και ακολουθήστε τη διαδρομή πάνω στους άξονες. Θέρμανση σε σταθερή πίεση είναι οριζόντια ή κατακόρυφη κίνηση ανάλογα με το πώς έχουν τοποθετηθεί οι άξονες.

Μη συμπεραίνετε κλάσματα φάσης από το μέγεθος των σχεδιασμένων περιοχών. Η γεωμετρική επιφάνεια μιας περιοχής στο χαρτί δεν είναι ποσοστό φάσης.

Λυμένο παράδειγμα