Como faço para fazer um diagrama de fases da água?
Ao saber onde o normal pontos de ebulição e congelamento são (em #"1 atm"#), ponto crítico e ponto triplo são e a inclinação das curvas de coexistência líquido-sólido, vapor-líquido e vapor-sólido.
Observe que o diagrama de fases é simplesmente um gráfico de pressão versus temperatura.
Sabemos que #T_f = 0^@ "C"# at #"1 atm"# e #T_b = 100^@ "C"# at #"1 atm"# são o normal congelação e pontos de ebulição, Respectivamente.
O ponto crítico é quando o líquido e o vapor existem ao mesmo tempo, em algum momento #(P_c,T_c)# com um #P# vs #T# gráfico. Para água, #P_c = "218.3 atm"# e #T_c = 374.2^@ "C"#.
O ponto Triplo é quando o sólido, líquido e vapor existem ao mesmo tempo, em algum momento #(P_"trpl", T_"trpl")#. Para água, #T_"trpl" = 0.01^@ "C"#e #P_"trpl" = "0.006032 atm"#.
O Equação de Clapeyron descreve a inclinação de uma curva de coexistência, #(dP)/(dT) = (DeltabarH_"trs")/(TDeltabarV_("trs"))#. Nós omitimos a derivação, mas:
- #DeltabarH_"trs"# é o molar entalpia da transição de fase.
- #DeltabarV_"trs"# é a mudança no volume molar devido à transição de fase.
- #T# é a temperatura em #"K"#.
Usando a equação de Clapeyron:
- Para a curva de coexistência líquido-sólido no diagrama de fases da água, #(dP)/(dT) < 0#, Desde #DeltabarV_((l)->(s)) > 0#e #DeltabarH_"frz" < 0#, o que indica que a água se expande quando congela (isso é incomum).
- Para a curva de coexistência de vapor líquido, #(dP)/(dT) > 0#, Desde #DeltabarV_((l)->(g)) > 0#e #DeltabarH_"vap" > 0#, o que indica que a água se expande quando vaporiza (como sempre).
- Para a curva de coexistência de vapor sólido, #(dP)/(dT) > 0#, Desde #DeltabarV_((s)->(g)) > 0#e #DeltabarH_"sub" > 0#, o que indica que a água se expande quando sublima (claramente).
Coloque tudo isso em um diagrama de fases:
Simplesmente anote onde está cada ponto, e você poderá pelo menos esboçar sua forma geral. Observe que o diagrama de fases é simplesmente um gráfico de pressão versus temperatura.