Sơ đồ pha vật lý

Sơ đồ pha, biểu đồ cho thấy các điều kiện giới hạn đối với các pha rắn, lỏng và khí của một chất hoặc hỗn hợp các chất trong khi trải qua những thay đổi về áp suất và nhiệt độ hoặc trong một số biến số khác, như độ hòa tan và nhiệt độ. Hình vẽ cho thấy một sơ đồ pha điển hình cho một hệ thống một thành phần (nghĩa là một hệ thống bao gồm một chất nguyên chất duy nhất), các đường cong thu được từ các phép đo được thực hiện ở các áp suất và nhiệt độ khác nhau. Tại bất kỳ điểm nào trong các khu vực cách nhau bởi các đường cong, áp suất và nhiệt độ chỉ cho phép tồn tại một pha (rắn, lỏng hoặc khí) và thay đổi nhiệt độ và áp suất, lên đến các điểm trên các đường cong, sẽ không làm thay đổi pha này. Tại bất kỳ điểm nào trên các đường cong, nhiệt độ và áp suất cho phép hai pha tồn tại ở trạng thái cân bằng: rắn và lỏng, rắn và hơi, hoặc lỏng và hơi. Ví dụ, đường được vẽ cho sự thay đổi theo nhiệt độ của áp suất hơi đối với chất lỏng là ranh giới giữa chất lỏng và hơi; chỉ hơi có thể tồn tại ở phía áp suất thấp, nhiệt độ cao của dòng, trong khi chất phải ở dạng lỏng ở phía áp suất cao, nhiệt độ thấp; chất lỏng và hơi tồn tại cùng nhau ở nhiệt độ và áp suất tương ứng với các điểm trên đường thẳng; tại nơi đường này biến mất, được gọi là điểm tới hạn, chất lỏng và hơi của nó trở nên không thể phân biệt được. Dọc theo ranh giới giữa chất lỏng và chất rắn, nhiệt độ nóng chảy cho các áp suất khác nhau có thể được tìm thấy. Giao điểm của ba đường cong, được gọi là điểm ba, đại diện cho các điều kiện duy nhất theo đó cả ba pha tồn tại ở trạng thái cân bằng với nhau. Một sơ đồ pha cho hai thành phần thường cho thấy các đường cong nóng chảy trên sơ đồ thành phần nhiệt độ.

chất lỏng: Sơ đồ pha của một chất nguyên chất

Khi nhiệt độ và áp suất của một chất nguyên chất được cố định, trạng thái cân bằng của chất đó cũng được cố định. Điều này được minh họa

Sơ đồ pha là cụ thể cho từng chất và hỗn hợp. Các hỗn hợp phức tạp có thể yêu cầu các sơ đồ pha ba chiều, có thể được biểu diễn theo hai chiều thông qua việc sử dụng phối cảnh. Các sơ đồ pha được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu về cân bằng khoáng sản liên quan đến các điều kiện hình thành đá và khoáng chất trong Trái đất. Chúng cũng là vô giá khi thiết kế thiết bị công nghiệp và tìm kiếm điều kiện tối ưu cho quy trình sản xuất và xác định độ tinh khiết của các chất.