En
termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase o diagrama
de estados de la materia, a la representación entre diferentes estados de la
materia, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo.
Cuando en una de estas representaciones todas las fases corresponden a estados
de agregación diferentes se suele denominar diagrama de cambio de estado.
Los
diagramas de equilibrio pueden tener diferentes concentraciones de materiales
que forma una aleación a distintas temperaturas. Dichas temperaturas van desde
la temperatura por encima de la cual un material está en fase líquida hasta la
temperatura ambiente y en que generalmente los materiales están en estado
sólido.
Los
elementos químicos y las sustancias formadas por ellos salvo algunas
excepciones, pueden existir en tres estados diferentes: sólido, líquido y
gaseoso en dependencia de las condiciones de presión y temperatura en las que
se encuentren y esto se debe básicamente a las fuerzas intermoleculares. El
diagrama que representa el tránsito entre estos estados, se conoce como
diagrama de fases.
En los ejes
están representados los valores de presión y temperatura y las tres curvas AB,
BD y BC, la frontera entre los diferentes estados.
Si el punto
de presión y temperatura en que está la sustancia cae en alguna de las áreas
señaladas como sólido, liquido o gas, ese será su estado para esas condiciones.
Veamos:
Si
consideramos que la presión a que está la sustancia es P, entonces para
temperaturas menores que T₁ será sólida, para temperaturas entre T₁ y T₂ será
líquida y por encima de T₂ gaseosa. Si este punto coincide con alguna de las
curvas, coexistirán en equilibrio ambos estados, así si está sobre AB la sustancias será parcialmente sólida y
parcialmente gaseosa, si está sobre BD será parcialmente líquida y parcialmente
sólida y sobre BC lo mismo entre los estados líquido y gaseoso.
En el
diagrama están señalados además dos puntos particularmente importantes:
Punto triple
En este
punto en la sustancia coexisten en equilibrio los tres estados, está
parcialmente solida, parcialmente líquida y parcialmente gaseosa. Obsérvese que para valores de presión o
temperatura mas bajas que el punto triple la sustancia en cuestión no puede
existir en estado líquido y solo puede pasar desde sólido a gaseoso en un
proceso conocido como sublimación
Punto
crítico
El punto C
indica el valor máximo de temperatura en el que pueden coexistir en equilibrio
dos fases, y se denomina punto crítico. Representa la temperatura máxima a la
cual se puede licuar el gas simplemente aumentando la presión. Gases a
temperaturas por encima de la temperatura del punto crítico no pueden ser
licuados por mucho que se aumente las presión. En otras palabras, por encima
del punto crítico, la sustancia solo puede existir como gas a esta
temperautura.
Punto de
ebullición
El punto de
ebullición de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual
coexisten en equilibrio, los estados líquido y gaseoso a determinada presión.
Los diferentes puntos de ebullición para las diferentes presiones
corresponderían a la curva BC.
Punto de
fusión
El punto de
fusión de una sustancia, es aquel valor de temperatura para el cual coexisten
en equilibrio, los estados líquido y sólido a determinada presión. Los
diferentes puntos de fusión para las diferentes presiones corresponderían a la
curva BD.
vídeo para reforzar el conocimiento de diagrama de fases
véase también en :
https://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_fase
http://www.sabelotodo.org/termicos/diagramadefases.html
