Et fasediagram ( tilstandsdiagram ) er en grafisk fremstilling af ligevægtstilstanden i et uendeligt fysisk og kemisk system under forhold, der svarer til koordinaterne for det pågældende punkt på diagrammet (det kaldes et figurativt punkt ).
De sædvanlige koordinater til at konstruere et fasediagram er de termodynamiske parametre - temperatur og tryk - og sammensætningen af systemet (i mol eller masseprocent).
I det generelle tilfælde overstiger antallet af koordinater antallet af systemkomponenter med én (diagrammet for et enkomponentsystem er todimensionelt, for et tokomponentsystem er tredimensionelt osv.) For kondenserede systemer, ændringen i faseligevægte på grund af tryk tages ofte ikke i betragtning, et kondenseret tokomponentsystem er todimensionelt, et trekomponentsystem er tredimensionelt osv.) Komplekse fasediagrammer i trykte publikationer er afbildet i formen af sektioner eller projektioner.
Ifølge fasereglen beskrives et enkeltfaset område på et todimensionalt diagram af et felt, et tofaset område er beskrevet med en linje (på pT-diagrammer) eller et sæt parallelle linjer af konoder , for hvilke sammensætninger af ligevægtsfaser er faste (på diagrammer med sammensætning), et trefaset område er beskrevet med et punkt (på pT-diagrammer) eller et vandret (på Tx- eller px-diagrammer).
På fasediagrammerne for enkeltkomponentsystemer svarer felterne ifølge fasereglen til enfasede tilstande, linjerne, der afgrænser dem, er tofasede, linjernes skæringspunkter er trefasede (disse punkter er kaldet triple points ).
Tofasede linjer forbinder som regel enten to tredobbelte punkter eller et tredobbelt punkt med et punkt på y-aksen svarende til nultryk. Undtagelsen er væske-gas-ledningen, der slutter ved det kritiske punkt . Over den kritiske temperatur forsvinder forskellen mellem væske og damp. Der er også punkter på de tofasede linjer - temperaturerne for krystallisation og kogning ved normalt tryk.
Det tredimensionelle diagram af tilstanden af et trekomponentsystem er et lige trihedralt prisme , ved hvis basis ligger Gibbs - Rosebaum koncentrationstrekanten , kanterne er temperaturakserne, og fladerne er tilstandsdiagrammerne for tre binære systemer; geometriske elementer (prikker og linjer) inde i prismet afspejler tilstanden af trekomponentsystemet.
Til at beskrive sammensætningen af et tre-komponent system bruges skrå koordinater normalt i form af en Gibbs-Rosebaum trekant [1] . Med hensyn til fasediagrammer, vist i fig. TG Gibbs ligesidede koncentrationstrekant (1875) er et isotermisk udsnit af et rumligt diagram i form af et prisme (aksen vinkelret på trekantens plan er temperatur). Ethvert punkt inde i Gibbs trekanten svarer til et tre-komponent system; siderne i trekanten svarer til to-komponent-systemer, hjørnerne svarer til en-komponent-systemer (komponentindhold er 100%). Indholdet af hver af komponenterne er jo større, jo tættere systemets figurative punkt er på det tilsvarende toppunkt. Når man afbilder sammensætningen af systemet ved hjælp af Gibbs-metoden, svarer længden af hver vinkelret faldet fra det figurative punkt til siden af koncentrationstrekanten placeret modsat toppunktet svarende til den ønskede komponent - A, B eller C - til indholdet i systemet af komponenten angivet ved toppunktet, og summen af længderne af perpendikulærerne udeladt fra et hvilket som helst figurativt punkt inde i en ligesidet trekant til dens sider, er der en konstant værdi og lig med højden af denne trekant, taget som 100 % [ 1] . For nemheds skyld er trekanten markeret med vinkelrette punkter tegnet fra trekantens spidser til modsatte sider og med linjer parallelle med trekantens sider. For det figurative punkt p vist i figuren er andelene af komponenterne A, B og C lig med henholdsvis 50, 30 og 20 %.
Ved afbildning af systemets sammensætning efter Rosebom-metoden (1894), som er blevet mere udbredt end den oprindelige Gibbs-metode, anvendes skalaer, der er plottet på siderne af den ligesidede Rosebom-koncentrationstrekant (længden af hver side af trekanten tages som 100 %), og linjer parallelt med trekantens sider [2] . Enhver af disse linjer er stedet for punkter med samme indhold af komponenten karakteriseret ved toppunktet af trekanten modsat denne side, og selve toppunktet svarer til 100 % af komponenten [3] . Det følger heraf, at der i første omgang er to ækvivalente muligheder for at vælge siden af koncentrationstrekanten til at plotte skalaen af den ønskede komponent, og valget mellem disse sider er vilkårligt. Så i fig. TR-skalaen for komponent A kan placeres på både AB- og AC-siden. Efter valget under diskussion er truffet, bliver korrespondancen mellem de to andre komponenter og siderne af trekanten, der bruges til deres skalaer, utvetydig. For den, der er vist i fig. TR for det figurative punkt for andelen af komponenterne A, B og C er henholdsvis 20, 20 og 60 %. Med hensyn til fasediagrammer er Rosebom-trekanten et isotermisk udsnit af et rumligt diagram i form af et prisme (aksen vinkelret på trekantens plan er temperatur).
Vist i fig. TD rumlige diagram af tilstanden af et ternært system med én ternær eutektik [4] svarer til det enkleste tilfælde, når tre komponenter A, B og C i binære kombinationer A–B, B–C og C–A kun giver simpel eutektik. For at skildre egenskaberne ved et sådant system bygges et direkte prisme, ved hvis basis ligger Gibbs-Rosebaum trekanten; punkterne på trekantens basis giver blandingernes sammensætning, og temperaturerne er afbildet på prismets kanter. Punkterne A1 , B1 , C1 svarer til smeltepunkterne for rene komponenter; kurverne A 1 r 1 og B 1 r 1 er smeltekurver for binære blandinger A-B og ligger på forsiden A 1 ABB 1 af prismet; r 1 er eutektikken af det binære system A-B. Den samme eutektik er s 1 i det binære system B-C og t 1 i det binære system C-A, der ligger på de tilsvarende flader af prismet; u 1 er et ternært eutektikum, hvor tre faste faser og en smelte sameksisterer i ligevægt, og hvor den ternære blanding smelter/størkner som helhed; r 1 u 1 , s 1 u 1 og t 1 u 1 er eutektiske kurver.
Ubegrænset faststofopløselighed Eutektiske og eutektoide transformationer Legeringer, der danner kemiske forbindelserDynamisk :
Statisk :
| Materiens termodynamiske tilstande | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fasetilstande |
| ||||||||||||||||
| Faseovergange |
| ||||||||||||||||
| Spred systemer | |||||||||||||||||
| se også | |||||||||||||||||