Diagrama de fases

   Um diagrama de fase em físico-química, engenharia, mineralogia e ciência dos materiais é um tipo de gráfico que mostra as condições de equilíbrio entre as fasestermodinamicamente distintas. Em matemática e em física, um diagrama de fase também tem significados alternativos, como um sinônimo de espaço fisico. No sentido de tratar de estados da matéria, em especial em engenharia química, um diagrama de fase é também chamado de carta termodinâmica.
  

Diagrama de fases de uma sustância

  A fase na qual uma substância se apresenta depende de suas condições de pressão e temperatura.    Desta forma, para cada substância dizemos que há pares de valores dessas duas variáveis que correspondem à fase sólida, pares que correspondem à fase líquida e par que corresponde à fase gasosa.

  Caso os possíveis pares de valores sejam lançados em um diagrama cartesiano, no qual se coloca em ordenadas a pressão e em abscissas a temperatura, obteremos, para um dado volume da amostra da substância, o diagrama de fases da substância. Em um diagrama de fases temos as seguintes transições:

  1 – curva de fusão: limita as regiões das fases sólida e líquida
    2 – curva de vaporização: limita as regiões das fases líquida e gasosa
      3 – curva de sublimação: limita as regiões das fases sólida e gasosa.

   No estudo da termologia podemos dizer que a maioria das substâncias obedece a um diagrama de fases. A figura acima é um caso de representação de diagrama de fases, pois nele vemos que quanto mais alta for a pressão exercida sobre uma substância, maior será a temperatura de mudança de fase, sendo ela fusão, solidificação ou sublimação. Portanto, podemos ver no gráfico acima que quando a pressão é p₁, a fusão ocorre à temperatura T₁, quando a pressão é p₂, a fusão ocorre a uma temperatura T₂.

   Algumas substâncias ditas anômalas fogem a essa regra quando se fundem, é o caso de uma substância que temos contato diariamente, a água, para essas substâncias tal regra não se aplica, pois quanto maior for a pressão sobre elas, mais baixa passa a ser a temperatura de fusão. Sendo assim, o diagrama de fases da água é representado da seguinte maneira:

     Podemos observar no diagrama acima que quando a pressão é 1 atmosfera, a fusão do gelo se dá a uma temperatura de 0 ºC. Entretanto, quando a pressão exercida é de 8 atmosferas, o gelo se funde a uma temperatura mais baixa, cerca de -0,06 ºC.

    A vaporização e a sublimação dessas substâncias anômalas obedecem à regra geral. Portanto, para todas as substâncias, sem exceção, a temperatura de vaporização, Tv, e a temperatura de sublimação Ts, aumentam com o aumento da pressão, p, exercida.