Obiettivo di apprendimento
- Descrivere le caratteristiche principali di un diagramma di fase.
Punti chiave
- Le caratteristiche principali di un diagramma di fase sono i confini di fase e il punto triplo.
- I diagrammi di fase dimostrano gli effetti dei cambiamenti di pressione e temperatura sullo stato della materia.
- Al confine di fase, due fasi della materia coesistono (quali due dipendono dalla transizione di fase che avviene).
- Il punto triplo è il punto sul diagramma di fase in cui tre fasi distinte della materia coesistono in equilibrio.
Termini
- Punto triploL’unica temperatura e pressione in cui le fasi solida, liquida e gassosa di una sostanza sono tutte in equilibrio tra loro.
- Confine di faseLa linea in un diagramma di fase che indica le condizioni in cui due stati (di transizione) della materia esistono in equilibrio.
Un diagramma di fase è un grafico che mostra in quali condizioni di temperatura e pressione si verificano fasi distinte della materia. I diagrammi di fase più semplici sono di sostanze pure. Questi diagrammi tracciano la pressione sull’asse y e la temperatura sull’asse x.
Anche se le fasi sono concettualmente semplici, sono difficili da definire con precisione. La fase di un sistema è generalmente definita come la regione nello spazio dei parametri delle variabili termodinamiche del sistema (per scopi immediati, nello spazio dei parametri pressione-temperatura) in cui l’energia libera del sistema è analitica (cioè può essere calcolata esattamente dai parametri noti del sistema).
Le caratteristiche principali di un diagramma di fase sono i confini di fase e il punto triplo.
- I confini di fase, o linee di equilibrio, sono confini che indicano le condizioni in cui due fasi della materia possono coesistere all’equilibrio.
- Il punto triplo è il punto sul diagramma di fase dove le linee di equilibrio si intersecano – il punto in cui tutte e tre le fasi distinte della materia (solido, liquido, gas) coesistono.
Il diagramma di fase dell’acqua è utile per imparare ad analizzare questi diagrammi. Lungo il confine di fase blu, l’acqua esiste sia come vapore che come liquido. Lungo il confine di fase verde tratteggiato, vediamo il comportamento anomalo dell’acqua: esiste come solido a temperature abbastanza basse e pressioni abbastanza alte. Al punto triplo, l’acqua negli stati solido, liquido e gassoso coesistono.