O Fázový diagram je graf, ktorý vám umožňuje určiť, v akom fyzickom stave sa látka v ktoromkoľvek okamihu nachádza, pričom poznáte jej teplotu a tlak.
Na zostavenie fázového diagramu danej látky sa používajú laboratórne merania.
Diagram je rozdelený do troch oblastí, ktoré predstavujú tuhý, kvapalný a parný stav.
Bodky na riadkoch, ktoré ohraničujú tieto oblasti, označujú hodnoty teploty a tlaku, ktoré môže mať látka v dvoch stavoch.
Fázový diagram obsahuje nasledujúce prvky:
- krivka Fúzia: oddeľuje oblasti, ktoré zodpovedajú pevnému a kvapalnému skupenstvu.
- krivka odparovanie: oddeľuje oblasti zodpovedajúce kvapalnej a plynnej fáze.
- krivka sublimácia: oddeľuje oblasti zodpovedajúce tuhej a parnej fáze.
- trojitý bod: priesečník troch kriviek (fúzia, vaporizácia a sublimácia). Tento bod označuje hodnoty teploty a tlaku, v ktorých môže byť látka súčasne v troch stavoch.
- Kritický bod: označuje najvyššiu teplotu, ktorou je látka vo výparoch. Od tohto okamihu už nie je možné rozlišovať medzi kvapalným a parným skupenstvom. Pri teplotách nad kritickým bodom sa látka stáva plynom.
Na obrázku nižšie uvádzame znázornenie fázového diagramu:
Prečítajte si viac na: Fyzikálne zmeny stavu.
krivka topenia
Látky všeobecne zväčšujú svoj objem, keď prechádzajú syntézou, a naopak, zmenšujú sa objem, keď tuhnú. V dôsledku toho vedie zvýšenie tlaku k zvýšeniu teploty topenia (teploty topenia).
Existujú však určité výnimky, medzi ktoré patrí voda, ktorá pri topení zmenšuje svoj objem. V takom prípade zvýšenie tlaku spôsobí zníženie teploty topenia.
Krivka topenia týchto látok bude teda vyzerať takto:
Príklad
Zvážte fázový diagram CO2 (oxid uhličitý) znázornené nižšie a odpovedzte na otázky:
a) Aká je fáza CO2 , keď je vaša teplota -60 ° C a tlak 50 atm?
b) Určité množstvo CO2 kvapalina je vystavená tlaku 56 atm a je uzavretá v nádobe. Ak je kvapalina zahrievaná pri konštantnom tlaku, aká je teplotná hodnota, pri ktorej dôjde k odpareniu?
c) Aká je teplota a tlak trojitého bodu CO2?
d) Kus suchého ľadu (CO2) je vystavený tlaku 2 atm. Je zahrievaný a udržuje konštantný tlak. V určitom okamihu začne dochádzať k fázovej zmene. Aký je názov tejto zmeny?
Rozhodnutie:
a) Podľa diagramu usudzujeme, že CO2 bude v tuhej fáze.
b) K odpareniu dôjde, keď teplota dosiahne 20 ° C.
c) Trojitý bod zodpovedá priesečníku troch kriviek, v prípade CO2, keď má teplotu -57 ° C a tlak 5,2 atm, môžu tri fyzikálne stavy koexistovať.
d) dôjde k sublimácii
Ak sa chcete dozvedieť viac, prečítajte si tiež:
- Tuhnutie
- Teplota topenia a varu
- Odparovanie
- Kondenzácia
Vyriešené cvičenia
1) Enem - 2000
Aj v dnešnej dobe je veľmi bežné, že ľudia používajú hlinené nádoby (tégliky alebo neglazúrované keramické hrnce) na konzerváciu vody pri teplote nižšej ako je teplota prostredia. To je preto, že:
a) hlina izoluje vodu z okolitého prostredia a udržuje ju vždy pri nižšej teplote ako svojej vlastnej, akoby to bol polystyrén.
b) hlina je vďaka svojmu chemickému zloženiu schopná „zmraziť“ vodu. Pri reakcii voda stráca teplo.
c) hlina je pórovitá a umožňuje cez ňu prechádzať vodu. Časť tejto vody sa odparí, pričom sa odoberie teplo z moringy a zvyšku vody, ktoré sa potom ochladia.
d) hlina je pórovitá a umožňuje usadenie vody na vonkajšej strane džbánu. Vonkajšia voda má vždy vyššiu teplotu ako vnútorná.
e) Moringa je druh prírodnej chladničky, ktorá uvoľňuje hygroskopické látky, ktoré prirodzene znižujú teplotu vody.
Alternatíva c: hlina je pórovitá a umožňuje priechod vody. Časť tejto vody sa odparí, pričom sa odoberie teplo z moringy a zvyšku vody, ktoré sa potom ochladia.
2) Ita - 2013
Zvážte hypotetický fázový diagram, ktorý je schematicky znázornený na nasledujúcom obrázku:
Čo predstavujú body A, B, C, D a E?
bod A: sublimačný bod
bod B: trojitý bod
Bod C: bod topenia / tuhnutia
bod D: bod odparovania / kondenzácie
bod E: kritický bod
3) UECE - 2009
Pri pohľade na fázový diagram PT zobrazený nižšie. Možno správne dospieť k záveru, že látka, ktorá prešla procesom sublimácie, sleduje trajektóriu:
a) X alebo Y
b) Y alebo U
c) U alebo V
d) T alebo X
Alternatíva b: Y alebo U
