diagrama de fases



MATERIA:
Fisicoquímica I
MAESTRA:
Elena Córdova Ramón
TEMA:
Diagrama de fases
ALUMNA:
Deysi Gpe Cupido Santamaria
CARRERA:
Ing. Ambiental







En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitar el estudio delmismo. Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados de agregación diferentes se suele denominar diagrama de cambio de estado. En ciencia de materiales se utilizan ampliamente los diagramas de fase binarios, mientras que en termodinámica se emplean sobre todo los diagramas de fase de una sustancia pura.
Una fase es un estado en una secuencia de posibles estadosgeneralmente periódicos (e.g. fases de la luna). Las fases en termodinámica son los distintos estados homogéneos en los que se presenta una sustancia al ir cambiando su estado termodinámico (temperatura, presión o concentración). Los tres estados físicos de la materia son: sólido, líquido y gaseoso. Para una sustancia pura de poca masa molar, como el CO2, el diagrama de fases esquemático semuestra en la Fig. 5.1, donde se ha incluido la nomenclatura usual para los cambios de fase


Fig. 5.1. Diagrama de fases (p-T), y diagrama p-v-T de los estados de equilibrio de una sustancia pura como el dióxido de carbono, con la nomenclatura para los cambios de fase. Al paso de vapor a líquido también se le llama licuación (o licuefacción, que ambas formas vienen en el diccionario). A veces, serestringe la región supercrítica al cuadrante T>TCR, p>pCR, y también otras veces se restringe el nombre de vapor al estado gaseoso en equilibrio bifásico (así se dice, e.g., vapor de butano a la parte gaseosa dentro de la botella a presión, pero gas butano una vez que sale de la botella).

El diagrama de fases se construye a partir de ensayos termo mecánico; el análisis térmico típicoconsiste en suministrar energía a la muestra de sustancia a ensayar, a un ritmo conocido (e.g. mediante una resistencia eléctrica), y ver cómo varía su temperatura y otras propiedades térmicas, en general a presión constante (si se trata de gases, en un baño hidrostático). El análisis térmico tiene una gran importancia en la determinación de la composición de un sistema (se miden los puntos de cambio defase, la energía involucrada en el cambio y la capacidad térmica) y se utiliza corrientemente para la caracterización de sustancias en toda la industria fisicoquímica (metalurgia, farmacia, alimentación).
Los diagramas de fase más sencillos son los de presión - temperatura de una sustancia pura, como puede ser el del agua. En el eje de Coordenadas se coloca la presión y en el de abscisas latemperatura. Generalmente, para una presión y temperatura dadas, el cuerpo presenta una única fase excepto en las siguientes zonas:
• Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados sólido, líquido y gaseoso. Estos puntos tienen cierto interés, ya que representan un invariante y por lo tanto se pueden utilizar para calibrar termómetros.
• Los pares (presión, temperatura) quecorresponden a una transición de fase entre:
O Dos fases sólidas: Cambio alotrópico;
O entre una fase sólida y una fase líquida: fusión - solidificación;
O entre una fase sólida y una fase vapor (gas): sublimación - deposición (o sublimación inversa);
O entre una fase líquida y una fase vapor: vaporización - condensación (o licuefacción);
Diagrama de fase binario
Cuando aparecen varias sustancias,la representación de los cambios de fase puede ser más compleja. Un caso particular, el más sencillo, corresponde a los diagramas de fase binarios. Ahora las variables a tener en cuenta son la temperatura y la concentración, normalmente en masa. En un diagrama binario pueden aparecer las siguientes regiones:
Sólido puro o solución sólida
Mezcla de soluciones sólidas (eutéctica, eutectoide,...