Objectif d’apprentissage
- Décrire les caractéristiques majeures d’un diagramme de phase.
Points clés
- Les principales caractéristiques d’un diagramme de phase sont les frontières de phase et le point triple.
- Les diagrammes de phase démontrent les effets des changements de pression et de température sur l’état de la matière.
- Aux frontières de phase, deux phases de matière coexistent (lesquelles dépendent de la transition de phase qui a lieu).
- Le point triple est le point du diagramme de phase auquel trois phases distinctes de la matière coexistent en équilibre.
Termes
- Point tripleTempérature et pression uniques auxquelles les phases solide, liquide et gazeuse d’une substance sont toutes en équilibre les unes avec les autres.
- La limite de phaseLa ligne dans un diagramme de phase qui indique les conditions dans lesquelles deux états (de transition) de la matière existent à l’équilibre.
Un diagramme de phase est un graphique qui montre dans quelles conditions de température et de pression des phases distinctes de la matière apparaissent. Les diagrammes de phase les plus simples concernent les substances pures. Ces diagrammes tracent la pression sur l’axe des y et la température sur l’axe des x.
Bien que les phases soient conceptuellement simples, elles sont difficiles à définir précisément. La phase d’un système est généralement définie comme la région dans l’espace des paramètres des variables thermodynamiques du système (pour les besoins immédiats, dans l’espace des paramètres pression-température) dans laquelle l’énergie libre du système est analytique (ce qui signifie qu’elle peut être calculée exactement à partir des paramètres connus du système).
Les principales caractéristiques d’un diagramme de phase sont les frontières de phase et le point triple.
- Les frontières de phase, ou lignes d’équilibre, sont des frontières qui indiquent les conditions dans lesquelles deux phases de la matière peuvent coexister à l’équilibre.
- Le point triple est le point du diagramme de phase où les lignes d’équilibre se croisent – le point où les trois phases distinctes de la matière (solide, liquide, gaz) coexistent.
Le diagramme de phase de l’eau est utile pour apprendre à analyser ces diagrammes. Le long de la frontière de phase bleue, l’eau existe à la fois sous forme de vapeur et de liquide. Le long de la limite de phase verte en pointillé, nous observons le comportement anormal de l’eau : elle existe sous forme solide à des températures suffisamment basses et à des pressions suffisamment élevées. Au point triple, l’eau à l’état solide, liquide et gazeux coexiste.
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