Objetivo de aprendizaje
- Describir las características principales de un diagrama de fases.
Puntos clave
- Las principales características de un diagrama de fases son los límites de fase y el punto triple.
- Los diagramas de fases demuestran los efectos de los cambios de presión y temperatura en el estado de la materia.
- En los límites de fase, coexisten dos fases de la materia (cuáles dos dependen de la transición de fase que se produzca).
- El punto triple es el punto del diagrama de fases en el que coexisten en equilibrio tres fases distintas de la materia.
Términos
- Punto tripleLa temperatura y la presión únicas en las que las fases sólida, líquida y gaseosa de una sustancia están en equilibrio entre sí.
- Límite de faseLa línea en un diagrama de fase que indica las condiciones bajo las cuales dos estados (de transición) de la materia existen en equilibrio.
Un diagrama de fase es un gráfico que muestra bajo qué condiciones de temperatura y presión ocurren las distintas fases de la materia. Los diagramas de fase más sencillos son los de las sustancias puras. Estos diagramas trazan la presión en el eje y y la temperatura en el eje x.
Aunque las fases son conceptualmente simples, son difíciles de definir con precisión. La fase de un sistema se define generalmente como la región en el espacio de parámetros de las variables termodinámicas del sistema (para fines inmediatos, en el espacio de parámetros de presión-temperatura) en la que la energía libre del sistema es analítica (lo que significa que puede calcularse exactamente a partir de los parámetros conocidos del sistema).
Las principales características de un diagrama de fase son los límites de fase y el punto triple.
- Los límites de fase, o líneas de equilibrio, son límites que indican las condiciones bajo las cuales dos fases de la materia pueden coexistir en equilibrio.
- El punto triple es el punto del diagrama de fases en el que se cruzan las líneas de equilibrio – el punto en el que coexisten las tres fases distintas de la materia (sólido, líquido, gas).
El diagrama de fases del agua es útil para aprender a analizar estos diagramas. A lo largo del límite de fase azul, el agua existe como vapor y como líquido. A lo largo del límite de fase verde punteado, vemos el comportamiento anómalo del agua: existe como sólido a temperaturas suficientemente bajas y presiones suficientemente altas. En el punto triple, el agua coexiste en los estados sólido, líquido y gaseoso.