Oppimistavoite
- Kuvaile faasidiagrammin pääpiirteet.
Kärkikohdat
- Faasidiagrammin tärkeimmät piirteet ovat faasirajat ja kolmoispiste.
- Faasidiagrammit havainnollistavat paineen ja lämpötilan muutosten vaikutuksia aineen tilaan.
- Faasien rajapinnoilla esiintyy rinnakkain kahta ainemuodostetta (mitkä kaksi riippuvat meneillään olevasta faasimurroksen vaiheesta).
- Kolmiopiste on faasidiagrammin piste, jossa kolme erilaista aineen faasia on rinnakkain tasapainossa.
Termit
- KolmiopisteYksittäinen lämpötila ja paine, jossa aineen kiinteä, nestemäinen ja kaasumainen faasi ovat kaikki tasapainossa keskenään.
- faasirajaFaasidiagrammissa oleva viiva, joka osoittaa olosuhteet, joissa kaksi (siirtymässä olevaa) aineen olomuotoa on tasapainossa.
Faasidiagrammi on kuvaaja, joka osoittaa, millaisissa lämpötila- ja paineolosuhteissa aineen eri faasit esiintyvät. Yksinkertaisimmat faasidiagrammit ovat puhtaista aineista. Näissä diagrammeissa paine esitetään y-akselilla ja lämpötila x-akselilla.
Niinkin kuin faasit ovat käsitteellisesti yksinkertaisia, niitä on vaikea määritellä tarkasti. Systeemin vaihe määritellään yleensä alueeksi systeemin termodynaamisten muuttujien parametriavaruudessa (välittömässä tarkoituksessa paine-lämpötila-parametriavaruudessa), jossa systeemin vapaa energia on analyyttinen (eli se voidaan laskea täsmällisesti systeemin tunnetuista parametreista).
Faasidiagrammin tärkeimpiä piirteitä ovat faasien rajat ja kolmoispiste.
- Faasirajat eli tasapainoviivat ovat rajoja, jotka osoittavat ne olosuhteet, joissa kaksi aineen faasia voi olla rinnakkain tasapainossa.
- Kolmiopiste on faasidiagrammin piste, jossa tasapainoviivat leikkaavat toisensa – piste, jossa kaikki kolme erillistä aineen faasia (kiinteä, nestemäinen, kaasu) ovat rinnakkain.
Veden faasidiagrammi on hyödyllinen, kun opitaan analysoimaan näitä diagrammeja. Sinisen faasirajan varrella vesi esiintyy sekä höyrynä että nesteenä. Vihreällä katkoviivoitetulla faasirajalla nähdään veden poikkeava käyttäytyminen: se esiintyy kiinteänä aineena riittävän alhaisissa lämpötiloissa ja riittävän korkeissa paineissa. Kolmiopisteessä vesi esiintyy rinnakkain kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa tilassa.