फेज आरेख

फेज आरेख तापमान, दाब और कभी-कभी रचना के समारोह के रूप में संतुलन चरण दिखाता है। सीमाएँ उन शर्तें को चिह्नित करती हैं जहाँ दो चरण सह-अस्तित्व में हैं कर सकते हैं, और विशेष बिंदु तीन-चरण या आलोचनात्मक व्यवहार बताते हैं।

चरण क्षेत्र और सीमा

एक-घटक दबाव-तापमान आरेख में हर क्षेत्र थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर चरण दिखाता है। सीमा रेखा पर दोनों पड़ोसी चरण का रासायनिक क्षमता समान होता है और संतुलन सह-अस्तित्व संभव है। रेखा पार करते ही स्थिर चरण बदलती है।

आरेख संतुलन मानचित्र है, गतिज दर मानचित्र नहीं। सुपरकूलिंग या मेटास्टेबिलिटी के कारण वास्तविक नमूना सीमा पार करके भी कुछ समय पुराने चरण में रह सकता है।

त्रिगुण बिंदु

त्रिगुण बिंदु वह अद्वितीय P,T शर्त है जहाँ तीन चरण संतुलन में सह-अस्तित्व करते हैं। पानी का त्रिगुण बिंदु लगभग 273.16 K और 611 Pa के पास है।

त्रिगुण बिंदु और सामान्य पिघलना/क्वथनांक अलग हैं। 1 atm पर चरण परिवर्तन उस क्षैतिज दबाव रेखा के चौराहे से मिलते हैं, त्रिगुण बिंदु से नहीं।

महत्वपूर्ण बिंदु

तरल-वाष्प सह-अस्तित्व वक्र महत्वपूर्ण बिंदु पर समाप्त होती है। उसके ऊपर सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ में तरल और गैस के बीच कोई पहले क्रम की तेज सीमा नहीं रहती।

गंभीर तापमान से ऊपर केवल दबाव बढ़ाकर विशिष्ट तरल चरण बनाना संभव नहीं। सुपरक्रिटिकल गुण घनत्व और विलायक शक्ति जैसे गुणों में लगातार बदल सकती हैं।

क्लैपेरॉन समीकरण

सहअस्तित्व रेखा की ढलान डी.पी/डी.टी=ΔS/ΔV=ΔH/(TΔV) से जुड़ी है। इससे चरण सीमा की दिशा गुप्त ऊष्मा और मात्रा परिवर्तन से समझी जा सकती है।

पानी की ठोस-तरल रेखा का नकारात्मक ढलान असामान्य है क्योंकि पिघलना पर आयतन घटता है: तरल जल बर्फ से अधिक घना है पिघलने वाले क्षेत्र के पास।

रचना वाले चरण आरेख

द्विआधारी मिश्रण में अक्ष तापमान-संरचना या दबाव-संरचना हो सकते हैं। एकल चरण, दो चरण और गलनक्रांतिक क्षेत्र जैसे विशेषताएं रचना नियंत्रण को जोड़ते हैं। लीवर नियम दो-चरण क्षेत्र में चरण अंश निकालने में उपयोगी हो सकता है।

एक-घटक पी-टी आरेख के अंतर्ज्ञान को बाइनरी मिश्र धातु आरेख पर सीधे लागू न करें; स्वतंत्रता की डिग्री और कुल्हाड़ियाँ बदलते हैं।

गिब्स चरण नियम

संतुलन चरण आरेख को गिब्स चरण नियम F=C−P+2 से भी समझा जा सकता है, जहाँ C घटक, P चरण और F स्वतंत्रता की गहन डिग्री हैं। एक-घटक प्रणाली में एकल चरण क्षेत्र के लिए F=2, दो चरण सीमा के लिए F=1 और त्रिगुण बिंदु पर F=0।

यह गिनती बताती है कि त्रिक बिंदु पृथक बिंदु क्यों है: एक शुद्ध पदार्थ की तीन चरण साथ संतुलन में हों तो T और P स्वतंत्र रूप से नहीं बदले जा सकते।

अभ्यास

सीमा पर

तरल-वाष्प सह-अस्तित्व रेखा पर नमूना।

हल: दोनों चरण संतुलन में सह-अस्तित्व कर सकते हैं।

गंभीर तापमान के ऊपर

दबाव बढ़ाएँ।

हल: विशिष्ट गैस-से-तरल प्रथम-क्रम संक्रमण नहीं मिलता।

जल संलयन ढलान

बर्फ का पिघलना पर ΔV<0।

हल: क्लैपेरॉन संबंध नकारात्मक डीपी/डी.टी से संगत है।