Fasarit

P–T-fasarit sýnir hvaða fasi er varmafræðilega stöðugur við gefið hitastig og þrýsting. Mörkin eru jafnvægisskilyrði tveggja fasa og punktar þar sem línur mætast eða enda hafa ákveðna eðlisfræðilega merkingu.

Að lesa þrýstings–hitastigsrit

Stöðugleikasvæði

Innan svæðis er einn fasi varmafræðilega stöðugur. Á markalínu geta tveir fasar verið saman í jafnvægi vegna þess að efnamætti þeirra er jafnt.

Að fylgja ferli

Lárétt eða lóðrétt leið á ritinu þýðir að ein stýribreyta breytist meðan hin er föst. Þegar leiðin sker fasamörk verður fasabreyting samkvæmt jafnvægisskilyrðum.

Fasarit er ekki tímarit. Það segir hvað er stöðugt í jafnvægi; hraði umbreytingar ræðst einnig af hvarfhraða og kjarnamyndun.

P–T-fasarit skiptir planinu í stöðugleikasvæði; markalínur eru jafnvægi tveggja fasa og þrípunktur þriggja.

Þrípunktur og markpunktur

Þrípunktur

Við þrípunkt geta fast efni, vökvi og gas verið samtímis í jafnvægi. Fyrir hreint efni er þetta eitt ákveðið par hitastigs og þrýstings.

Markpunktur

Vökva–gas-markið endar við markpunkt. Ofan markhitastigs er engin skörp jafnvægismörk milli vökva og gass og efnið getur verið yfirmarksfluid.

Markpunkt og þrípunkt má ekki rugla saman; þeir lýsa ólíkum eiginleikum fasaritsins.

Vatn og koltvíoxíð sýna efnisbundna hegðun

Vatn

Bræðslulína vatns hefur neikvæða hallatölu nær venjulegum þrýstingi vegna þess að ís hefur stærra mólrúmmál en fljótandi vatn. Aukinn þrýstingur ýtir því jafnvægi í átt að vökva.

Koltvíoxíð

Þrípunktur CO₂ er við um 5,18 bar. Við 1 bar er enginn stöðugur vökvafasi í jafnvægi og þurrís sublimar beint í gas þegar hann hitnar.

Lögun markalína fylgir varmafræði hvers efnis og er ekki alhæfanleg einföld skissa.

Bræðslulína vatns hallar öfugt við flest efni vegna þess að ΔV við bráðnun er neikvætt nær venjulegum þrýstingi.

Halli marka og frelsisgráður

Clapeyron-jafnan

Á fasamörkum gildir dP/dT = ΔH_trans/(TΔV_trans). Formerki ΔV útskýrir m.a. neikvæðan halla bræðslulínu vatns.

Fasaregla Gibbs

F = C − P + 2. Fyrir eitt hreint efni er F = 3 − P. Í einum fasa má velja tvær styrkbreytur, á tveggja fasa marki eina og við þrípunkt enga.

Fasareglan telur sjálfstæðar styrkbreytur við jafnvægi, ekki magn hvers fasa.

Takmörk einfalda ritsins

P–T-rit hreins efnis felur ekki í sér samsetningarbreytingar. Blöndur þurfa fleiri breytur. Metastöðug ástand eins og ofkældur vökvi geta lifað utan hnattræns jafnvægis vegna hreyfihindrana.

Dæmi og æfing

Þjöppun við fast hitastig

Ef gas er þjappað undir markhitastigi og leiðin sker gas–vökva-mark getur vökvi myndast. Yfir markhitastigi er engin slík skörp umbreyting.

Lestu ferlið

Ef þríþrýstingur efnis er 4 bar og fast efni er hitað við 1 bar er leiðin neðan þrípunktsins. Hún getur því farið beint frá föstu í gas án stöðugs vökvafasa.

Lestu ásana og ferlileiðina áður en fasabreytingin er nefnd.

Lausn

Við 1 bar þegar þríþrýstingur er 4 bar getur upphitun fasts efnis farið beint yfir sublimunarmörk í gas; vökvi er ekki stöðugur á þessari leið.