Biểu đồ pha

Mộtbiểu đồ phatronghóa lý,kỹ thuật,khoáng vật học,vàkhoa học vật liệulà một loạibiểu đồdùng để cho thấy các điều kiện, chẳng hạnáp suất,nhiệt độ,thể tích... mà tại đó cácphariêng biệt về nhiệt động học (chẳng hạn các trạng tháirắn,lỏnghaykhí) xảy ra và cùng tồn tại trongcân bằng.

Tổng quan

Các thành phần phổ biến của một giản đồ pha gồm cácđường cân bằnghayranh giới pha,chỉ những đường đánh dấu những điều kiện mà tại đó hai hay nhiều pha có thể cùng tồn tại cân bằng. Sựchuyển phaxảy ra trên những đường cân bằng. Các phacận ổn địnhkhông được thể hiện trên biểu đồ pha.

Điểm balà những điểm trên giản đồ pha nơi mà những đường cân bằng giao nhau. Điểm ba đánh dấu điều kiện mà ba pha khác nhau có thể cùng tồn tại. Ví dụ, biểu đồ pha của nước có một điểm ba tương ứng với một nhiệt độ và áp suất mà nước ở thể rắn, lỏng, và khí có thể cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng ổn định (nhiệt độ273,16Kvàáp suất hơiriêng phần611,657Pa).

Nhiệt độ soliduslà nhiệt độ mà ở dưới đó chất ổn định ở trạng thái rắn.Nhiệt độ liquiduslà nhiệt độ mà ở trên đó chất ổn định ở trạng thái lỏng. Có thể có một khoảng giữa nhiệt độ solidus và liquidus; ở trong khoảng này, chất bao gồm một hỗn hợp tinh thể và chất lỏng.^[1]

Cáclưu chất làm việcthường được phân loại dựa trên hình dạng của biểu đồ pha của chúng.

Các loại

Biểu đồ pha hai chiều

Áp suất theo nhiệt độ

Các biểu đồ pha đơn giản nhất là các biểu đồ áp suất–nhiệt độ của một chất đơn giản duy nhất, chẳng hạnnước.Hai trục tương ứng vớiáp suấtvànhiệt độ.Biểu đồ pha cho thấy, trên không gian áp suất–nhiệt độ, các đường cân bằng hay ranh giới pha giữa các trạng tháirắn,lỏng,vàkhí.

Các đường cong trên biểu đồ pha cho thấy những điểm mànăng lượng tự do(và một vài tính chất có thể suy ra khác) trở nên phigiải tích:cácđạo hàm riêngcủa chúng theo các tọa độ (trong trường hợp này là nhiệt độ và áp suất) thay đổi gián đoạn. Ví dụ,nhiệt dungcủa một bình chứa đầy băng sẽ đột ngột thay đổi khi bình chứa được làm nóng qua điểm nóng chảy. Những khoảng mở, nơi hàm năng lượng tự do là giải tích, tương ứng với vùng đơn pha. Những vùng đơn pha được ngăn cách bởi các đường với tính phi giải tích, nơi sựchuyển phaxảy ra, còn được gọi làranh giới pha.

Trong biểu đồ bên phải, ranh giới giữa pha lỏng và khí không kéo dài vô hạn. Thay vào đó, nó kết thúc tại một điểm trên biểu đồ pha được gọi làđiểm tới hạn.Điều này thể hiện rằng trong thực tế, ở áp suất và nhiệt độ cực cao, các pha lỏng và khí trở nên không phân biệt,^[2]khi đó còn được gọi làchất lưu siêu tới hạn.Đối với nước, điểm tới hạn xảy ra ở quanhT_c= 647,096 K (373,946 °C),p_c= 22,064 MPa (217,75 atm) vàρ_c= 356 kg/m³.^[3]

Tham khảo

^Predel, Bruno; Hoch, Michael J. R.; Pool, Monte (2004).Phase Diagrams and Heterogeneous Equilibria: A Practical Introduction.Springer.ISBN 978-3-540-14011-5.
^Papon, P.; Leblond, J.; Meijer, P. H. E. (2002).The Physics of Phase Transition: Concepts and Applications.Berlin: Springer.ISBN 978-3-540-43236-4.
^The International Association for the Properties of Water and Steam"Guideline on the Use of Fundamental Physical Constants and Basic Constants of Water",2001, p. 5

Liên kết ngoài

Bài viết liên quan đếnvật liệunày vẫn cònsơ khai.Bạn có thể giúp Wikipediamở rộng nội dungđể bài được hoàn chỉnh hơn.

[1] Predel, Bruno; Hoch, Michael J. R.; Pool, Monte (2004).Phase Diagrams and Heterogeneous Equilibria: A Practical Introduction.Springer.ISBN 978-3-540-14011-5.

[2] Papon, P.; Leblond, J.; Meijer, P. H. E. (2002).The Physics of Phase Transition: Concepts and Applications.Berlin: Springer.ISBN 978-3-540-43236-4.

[3] The International Association for the Properties of Water and Steam"Guideline on the Use of Fundamental Physical Constants and Basic Constants of Water",2001, p. 5

[1]

[2]

[3]