IL DIAGRAMMA DI FASE DI UNA SOSTANZA PURA.
A volte è utile conoscere se una
sostanza sarà liquida, solida o vapore, a una particolare temperatura e
pressione. Un modo semplice per determinarlo consiste nell'usare un diagramma di fase: una rappresentazione
grafica delle relazione pressione-temperatura, applicata agli equilibri fra le
fasi di una sostanza. Esso descrive completamente tutti i possibili stati del
sistema in funzione della pressione e della temperatura e permette di seguire
le trasformazioni che il sistema subisce quando alteriamo le condizioni
esterne.
Abbiamo visto, nel paragrafo precedente, che
esiste una sola temperatura Tm alla quale la fase solida, la fase
liquida e la fase vapore di una stessa sostanza A coesistono in equilibrio.
Abbiamo altresì visto che a temperatura T<Tm e T>Tm,
si ha rispettivamente la ssa della fase liquida e della fase solida. Se
alla temperatura Tm si aumenta la pressione del vapore di A, si
avrà la ssa della fase solida o della fase liquida a seconda che
la densità del solido ds sia minore o maggiore di quella dl
del liquido rispettivamente. Perché si ristabilisca l'equilibrio tra il liquido
ed il solido, a questa nuova pressione, è necessario diminuire o
aumentare la temperatura rispettivamente. Quindi in un diagramma
pressione-temperatura esiste una successione di punti che rappresentano le
temperature di equilibrio solido-liquido al variare della pressione; tale
diagramma prende il nome di diagramma di
fase.
Qui di lato è riportato il diagramma di
fase di una sostanza con densità dello stato liquido dl
maggiore della densità dello stato solido ds. Un esempio
tipico è costituito dall'acqua. Se si pone un pezzo di ghiaccio
in un recipiente aperto alla pressione atmosferica e a temperatura T<0°C,
poiché a tale temperatura la tensione di vapore del ghiaccio, seppur molto
piccola, è non nulla, il ghiaccio molto lentamente sublima fino alla sua
completa trasformazione in vapore. Se, invece, riscaldiamo il sistema alla
pressione costante di un'atmosfera, a temperatura 0°C, il solido si trasforma
in liquido e la temperatura rimane costante fino alla ssa del solido.
Riscaldando il sistema ulteriormente fino a 100°C, il liquido bolle e la
temperatura resta costante fino alla totale trasformazione del liquido in
vapore.
