Vaihekaavio: esimerkkejä ja ratkaistuja tehtäviä

O Vaihekaavio on kaavio, jonka avulla voit määrittää aineen fyysisen tilan kulloinkin tietäen sen lämpötilan ja paineen.

Laboratoriomittauksia käytetään tietyn aineen vaihekaavion rakentamiseen.

Kaavio on jaettu kolmeen alueeseen, jotka edustavat kiinteää, nestemäistä ja höyryistä tilaa.

Pisteet pisteillä viivoilla, jotka rajaavat nämä alueet, osoittavat lämpötilan ja paineen arvot, joita aine voi olla kahdessa tilassa.

Vaihekaaviossa on seuraavat elementit:

• käyrä Fuusio: erottaa kiinteää ja nestemäistä tilaa vastaavat alueet.
• käyrä höyrystyminen: erottaa neste- ja höyryfaasia vastaavat alueet.
• käyrä sublimaatio: erottaa kiinteää ja höyryfaasia vastaavat alueet.
• kolminkertainen piste: kolmen käyrän (fuusio, höyrystyminen ja sublimaatio) leikkauspiste. Tämä piste osoittaa lämpötila- ja painearvot, joita aine voi olla samanaikaisesti kolmessa tilassa.
• Kriittinen piste: osoittaa korkeimman lämpötilan, että aine on höyryä. Siitä lähtien neste- ja höyrytilojen välillä ei ole enää mahdollista tehdä eroa. Kriittisen pisteen yläpuolella olevista lämpötiloista aineesta tulee kaasua.

Alla olevassa kuvassa esitämme vaihekaavion:

Lue lisää osoitteessa: Fyysinen tila muuttuu.

sulamiskäyrä

Aineiden määrä yleensä kasvaa, kun ne fuusioituvat, ja päinvastoin, määrän vähenee kiinteytyessään. Tämän seurauksena paineen nousu johtaa sulamispisteen (sulamislämpötilan) nousuun.

normaali sulamiskäyrä

Niiden joukossa on kuitenkin joitain poikkeuksia, joiden sulamisen tilavuus pienenee. Tässä tapauksessa paineen nousu aiheuttaa sulamispisteen laskun.

Siten näiden aineiden sulamiskäyrä näyttää tältä:

Aineet, joiden tilavuus pienenee fuusiossa

Esimerkki

Harkitse CO-vaihekaaviota₂ (hiilidioksidi), joka on esitetty alla ja vastaa kysymyksiin:

a) Mikä vaihe on CO₂ , kun lämpötila on -60 ° C ja paine 50 atm?
b) Tietyn määrän CO₂ neste altistetaan 56 atm: n paineelle ja suljetaan astiaan. Jos nestettä kuumennetaan pitämällä paine vakiona, mikä on lämpötila-arvo, jolla höyrystyminen tapahtuu?
c) Mikä on CO: n kolmoispisteen lämpötila ja paine-arvo₂?
d) pala kuivajäätä (CO₂) altistetaan 2 atm: n paineelle. Se kuumennetaan ylläpitämällä vakiopaineita. Tietyllä hetkellä vaihemuutos alkaa tapahtua. Mikä on muutoksen nimi?

CO-vaihekaavio₂

Resoluutio:

a) Kaavion perusteella voimme päätellä, että CO₂ on kiinteässä vaiheessa.
b) Höyrystyminen tapahtuu, kun lämpötila saavuttaa 20 ° C.
c) Kolmoispiste vastaa kolmen käyrän leikkauspistettä CO: n tapauksessa_2, kun sen lämpötila on -57 ° C ja paine 5,2 atm, kolme fyysistä tilaa voivat esiintyä samanaikaisesti.
d) Sublimaatio tapahtuu

Jos haluat lisätietoja, lue myös:

• Kiinteytyminen
• Sulamis- ja kiehumispiste
• Haihdutus
• Tiivistyminen

Ratkaistut harjoitukset

1) Enem - 2000

Vielä nykyäänkin on hyvin yleistä, että ihmiset käyttävät savisäiliöitä (nykäyksiä tai lasittamattomia keraamisia ruukkuja) veden säästämiseksi ympäristön lämpötilaa alhaisemmassa lämpötilassa. Tämä johtuu siitä, että:

a) savi eristää vettä ympäristöstä pitäen sen aina alhaisemmassa lämpötilassa kuin oma, kuin se olisi vaahtomuovia.
b) savella on voima "jäädyttää" vettä kemiallisen koostumuksensa vuoksi. Reaktiossa vesi menettää lämpöä.
c) savi on huokoista, jolloin vesi pääsee sen läpi. Osa tästä vedestä haihtuu ottamalla lämpöä moringasta ja loput vedestä, jotka sitten jäähdytetään.
d) savi on huokoista, jolloin vesi laskeutuu kannun ulkopuolelle. Ulkovesi on aina korkeammassa lämpötilassa kuin sisäpuoli.
e) Moringa on eräänlainen luonnollinen jääkaappi, joka vapauttaa hygroskooppisia aineita, jotka alentavat luonnollisesti veden lämpötilaa.

Katso Vastaus

Vaihtoehto c: savi on huokoista, jolloin vesi pääsee läpi. Osa tästä vedestä haihtuu ottamalla lämpöä moringasta ja loput vedestä, jotka sitten jäähdytetään.

2) Ita - 2013

Harkitse hypoteettinen vaihekaavio, joka on kaavamaisesti esitetty seuraavassa kuvassa:

Mitä pisteet A, B, C, D ja E edustavat?

Katso Vastaus

kohta A: sublimaatiopiste
piste B: kolmoispiste
C-piste: sulamis- / jähmettymispiste
kohta D: höyrystymis- / kondensoitumispiste
kohta E: kriittinen kohta

3) UECE - 2009

Tarkastellaan alla esitettyä PT-vaihekaaviota. Voidaan todeta oikein, että sublimaatioprosessin läpikäynyt aine seuraa polkua:

a) X tai Y
b) Y tai U
c) U tai V
d) T tai X

Katso Vastaus

Vaihtoehto b: Y tai U