Las condiciones de temperatura y presión de una sustancia dada se pueden identificar y medir a través del diagrama de fase.
El diagrama de fase es un gráfico que identifica las condiciones de una materia en relación a la presión y la temperatura, ya que una sustancia puede alcanzar diferentes estados físicos.
En otras palabras, este esquema fue desarrollado para seguir las variaciones y transformaciones físicas de una sustancia dada. Por lo tanto, existen valores, regiones y puntos específicos para determinar el nivel de cada etapa.
De esta manera, conozcamos un poco más sobre el diagrama de fase, su definición, características y cómo identificar las orientaciones del gráfico. Además, esta es una forma de entender los cambios en el agua , entre líquido, sólido y gaseoso.
¿Qué es el diagrama de fase?
En primer lugar, necesitamos entender cómo funciona el diagrama de fase. En general, el gráfico muestra los tipos de estado físico que puede alcanzar una sustancia, qué impulsa este cambio y cuáles son sus condiciones específicas.
De esta forma, si miramos arriba, la flecha inferior indica la cantidad de temperatura y la lateral muestra los valores de presión . Mientras que las tres curvas de colores en el medio del gráfico están conectadas pero forman puntos triples.
Además, la sustancia pasa por diferentes estados físicos en cada fase del diagrama. Compruebe a continuación:
- Fusión: Cambio de estado sólido a estado líquido;
- Solidificación: es el paso del estado líquido al estado sólido .
- Vaporización: cuando el estado líquido pasa a ser gaseoso.
- Condensación: el estado gaseoso pasa a estado líquido.
- Sublimación: cuando hay un paso del estado sólido al estado gaseoso.
- Resublimación : es el cambio del estado gaseoso al estado sólido.
Es decir, las regiones 1, 2 y 3 indican las condiciones específicas de cada estado físico. En el caso de la región 1, la sustancia se encuentra en estado sólido, en relación con la temperatura y la presión.
En la región 2, la sustancia se encuentra en estado líquido, en relación con la temperatura y la presión. Finalmente, la región 3 se encuentra en estado gaseoso, en relación con la temperatura y la presión.
curvas gráficas
En resumen, puedes ver que el diagrama de fase tiene curvas de colores, así que vamos a explicar qué significa cada una de ellas.
Primero, la curva 1 (naranja) divide la región sólida y líquida, por lo que se llama la curva de solidificación. Ya que, la coexistencia de dos estados físicos ocurre en las tres regiones, siempre en relación con la temperatura y la presión.
A continuación, la curva 2 (gris) divide la región sólida y gaseosa, denominada condensación. Esta elevación muestra la coexistencia de dos estados físicos, como se mencionó anteriormente, también se refiere a la temperatura y presión específicas de una transformación.
Finalmente, la curva 3 (azul) divide la región sólida y gaseosa, por lo que se denomina Resublimación . Además, la convivencia sigue la misma regla que las anteriores.
Punto triple : son las tres curvas del gráfico donde se encuentran en un punto dado. Así, tenemos el valor de la temperatura y presión específicas y el estado físico de una sustancia: sólido, líquido y gaseoso.
Diagrama de fase del agua
Usando agua como sustancia en el diagrama de fase, puede llegar a lo que llamamos el punto crítico.
En otras palabras, su estado en el tabique está entre líquido y gaseoso. Esto se debe a que el agua alcanza la temperatura crítica (tc) de 374 °C y una presión de 218 atm. Así, se convierte en agua con gas.
Considerando que, el agua se puede evaluar en el diagrama de fase dentro del grado de libertad. Esto significa que el número de variables puede cambiar, pero el estado físico no. Sin embargo, esta forma de evaluación depende de la curva, región o punto triple.
En este sentido, el físico estadounidense Josiah Willard Gibbs creó una fórmula para identificar el grado de libertad de una sustancia en el diagrama de fase. Así, tenemos la L que representa el grado de libertad, la C que es el número de combinaciones de componentes y la F que es el número de fases. Por tanto, forma: L = C + 2 – F .
Por tanto, es necesario especificar el grado de libertad a lo largo de la curva de solidificación. Esto es:
C = 1 (temperatura y presión);
F= (Sólido y líquido).
Como resultado, tenemos:
L = 1 + 2 – 2
L = 1
Sobre todo, podemos llamar a este proceso univariante , ya que solo se puede elegir una variable. Entonces, si quieres probarlo, elige el punto triple o cualquier región del diagrama de fase y determina el grado de libertad.
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