Fázový diagram ( stavový diagram ) je grafické znázornění rovnovážného stavu nekonečného fyzikálního a chemického systému za podmínek odpovídajících souřadnicím příslušného bodu na diagramu (říká se mu obrazový bod ).
Obvyklými souřadnicemi pro konstrukci fázového diagramu jsou termodynamické parametry – teplota a tlak – a složení systému (v molárních nebo hmotnostních procentech).
V obecném případě počet souřadnic převyšuje počet komponent systému o jednu (diagram jednosložkového systému je dvourozměrný, dvousložkový trojrozměrný atd.) U kondenzovaných systémů je často se nebere v úvahu změna fázových rovnováh vlivem tlaku, kondenzovaný dvousložkový systém je dvourozměrný, třísložkový je trojrozměrný atd.) Složité fázové diagramy v tištěných publikacích jsou znázorněny ve tvaru řezů nebo projekcí.
Podle pravidla fáze je na dvourozměrném diagramu jednofázová oblast popsána polem, dvoufázová oblast je popsána čárou (na pT diagramech) nebo množinou rovnoběžných čar konodů, pro které je složení rovnovážných fází jsou fixní (na diagramech se složením), třífázová oblast je popsána bodem (na pT diagramech) nebo vodorovně (na Tx nebo px diagramech).
Na fázových diagramech jednosložkových soustav pole podle pravidla fáze odpovídají jednofázovým stavům, čáry je vymezující jsou dvoufázové, průsečíky čar jsou třífázové (tyto body jsou nazývané trojité body ).
Dvoufázové vedení zpravidla spojují buď dva trojité body, nebo trojitý bod s bodem na ose y odpovídajícím nulovému tlaku. Výjimkou je vedení kapalina-plyn, končící v kritickém bodě . Nad kritickou teplotou mizí rozdíl mezi kapalinou a párou. Na dvoufázových liniích jsou také body - teploty krystalizace a varu za normálního tlaku.
Trojrozměrný diagram stavu třísložkového systému je přímý trojboký hranol , na jehož základně leží Gibbs - Rosebaumův koncentrační trojúhelník , hrany jsou teplotní osy a plochy jsou stavové diagramy tří binárních systémy; geometrické prvky (tečky a čáry) uvnitř hranolu odrážejí stav třísložkového systému.
K popisu složení třísložkového systému se obvykle používají šikmé souřadnice ve tvaru Gibbs-Rosebaumova trojúhelníku [1] . Pokud jde o fázové diagramy, znázorněné na Obr. TG Gibbs rovnostranný koncentrační trojúhelník (1875) je izotermický řez prostorovým diagramem ve tvaru hranolu (osa kolmá k rovině trojúhelníku je teplota). Jakýkoli bod uvnitř Gibbsova trojúhelníku odpovídá třísložkovému systému; strany trojúhelníku odpovídají dvousložkovým soustavám, vrcholy jednosložkovým soustavám (obsah složek je 100 %). Obsah každé ze složek je tím větší, čím blíže je obrazový bod systému k příslušnému vrcholu. Při znázornění složení systému pomocí Gibbsovy metody odpovídá délka každé kolmice pokleslé z obrazného bodu na stranu koncentračního trojúhelníku umístěného naproti vrcholu odpovídající požadované složce - A, B nebo C - obsahu v systém složky naznačený ve vrcholu a součet délek kolmiček vynechaných z libovolného obrazového bodu uvnitř rovnostranného trojúhelníku k jeho stranám je konstantní hodnota a rovná se výšce tohoto trojúhelníku, braná jako 100 % [ 1] . Pro usnadnění je trojúhelník označen kolmicemi vedenými z vrcholů trojúhelníku na opačné strany a čarami rovnoběžnými se stranami trojúhelníku. Pro obrazový bod p znázorněný na obrázku jsou podíly složek A, B a C rovny 50, 30 a 20 %, v tomto pořadí.
Při zobrazování složení soustavy podle Rosebomovy metody (1894), která se rozšířila více než původní Gibbsova metoda, se používají stupnice, která jsou vynesena po stranách rovnostranného Rosebomova koncentračního trojúhelníku (délka každé strany trojúhelník se bere jako 100 %) a čáry rovnoběžné se stranami trojúhelníku [2] . Kterákoli z těchto přímek je těžištěm bodů se stejným obsahem složky charakterizované vrcholem trojúhelníku naproti této straně a samotný vrchol odpovídá 100 % složky [3] . Z toho vyplývá, že zpočátku existují dvě ekvivalentní možnosti výběru strany koncentračního trojúhelníku pro vynesení měřítka požadované složky a volba mezi těmito stranami je libovolná. Takže na Obr. Stupnici TR pro komponentu A lze umístit na stranu AB i AC. Po provedené volbě, o které se diskutuje, se korespondence mezi dalšími dvěma součástmi a stranami trojúhelníku použitých pro jejich měřítka stane jednoznačnou. Pro ten, který je znázorněn na Obr. TR obrazového bodu podílu složek A, B a C jsou 20, 20 a 60 %. S ohledem na fázové diagramy je Rosebomův trojúhelník izotermický řez prostorovým diagramem ve tvaru hranolu (osa kolmá k rovině trojúhelníku je teplota).
Znázorněno na Obr. Prostorový diagram TD stavu ternárního systému s jedním ternárním eutektikem [4] odpovídá nejjednoduššímu případu, kdy tři složky A, B a C v binárních kombinacích A–B, B–C a C–A dávají pouze jednoduchá eutektika. Pro znázornění vlastností takového systému je postaven přímý hranol, na jehož základně leží Gibbs-Rosebaumův trojúhelník; body základny trojúhelníku udávají složení směsí a teploty jsou vyneseny na hrany hranolu. Body Ai , B1 , C1 odpovídají teplotám tání čistých složek; křivky A 1 r 1 a B 1 r 1 jsou křivky tání pro binární směsi A-B a leží na čele A 1 ABB 1 hranolu; r 1 je eutektikum binárního systému A-B. Stejná eutektika jsou s 1 ve dvojkové soustavě B-C a t 1 ve dvojkové soustavě C-A, ležící na odpovídajících plochách hranolu; u 1 je ternární eutektikum, ve kterém koexistují tři pevné fáze a tavenina v rovnováze a ve kterém ternární směs taje/tuhne jako celek; r 1 u 1 , s 1 u 1 a t 1 u 1 jsou eutektické křivky.
Neomezená rozpustnost v pevném stavu Eutektické a eutektoidní přeměny Slitiny, které tvoří chemické sloučeninyDynamický :
Statické :
| Termodynamické stavy látek | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fázové stavy |
| ||||||||||||||||
| Fázové přechody |
| ||||||||||||||||
| Disperzní systémy | |||||||||||||||||
| viz také | |||||||||||||||||