Diagrama de Fases
O diagrama de fases corresponde a um gráfico que revela as condições de equilíbrio que existem nas fases de temperatura. Um diagrama de fases, nesse caso, pode ser utilizado em ciências como:
- Mineralogia
- Ciência dos Materiais
- Engenharia
- Física
- Química
Quando se trata de física, por exemplo, um diagrama de fases também pode ser designado para representar as mudanças de um corpo em um determinado espaço.
Diagrama de fase e as mudanças de estado físico
Por meio de um diagrama de fases é possível analisar as etapas e as mudanças dos estados físicos da água, por exemplo. Nesse caso, em um diagrama de fases é possível analisar e compreender as seguintes mudanças:
- Curva de Fusão: Apresenta as regiões da fase líquida e sólida;
- Curva de Vaporização: Compreende as partes do gráfico onde predominam a fase líquida e gasosa;
- Curva de sublimação: Compreendem as regiões do gráfico onde ocorrem as fases sólida e gasosa.
Como foi explicitado, por meio desse diagrama é possível ver o ponto e a temperatura onde ocorrem as mudanças de fase de uma determinada substância.
Além disso, e, um diagrama de fases é possível também encontrar um elemento conhecido como o Grau de Liberdade. Esse grau denota a quantidade de variáveis que podem ou não passar por alteração, sem necessariamente que a quantidade de fases físicas sofra alguma mudança.
Outro conceito importante em um diagrama de fases é o chamado Ponto Crítico, que aponta para o observador a condição para que o limite entre vapor e líquido possa desaparecer.
Os diferentes tipos de diagrama de fases
Para estudar as alterações de estado físico das substâncias, é possível contar com distintos tipos de diagrama de fases. Cada um deles possui as suas particularidades e vantagens.
Entre os tipos de diagrama de fases, podemos citar o:
- Diagramas de fases 2D: É utilizado com mais frequência por ser o mais comum.
- Diagrama de fases 3D: Apresenta gráficos com três grandezas termodinâmicas.
- Diagrama de fase binário: É considerado um diagrama mais complexo, pois mostra a temperatura de duas substâncias em uma mistura do tipo binária.
- Diagrama de fases de cristais: Esse tipo de diagrama é muito usado para o estudo das mudanças de fase em cristais líquidos.
Além da temperatura e da pressão, um diagrama de fases também pode analisar outras propriedades termodinâmicas. São elas:
- Volume Específico: Muito estudado em mecânica dos fluídos.
- Entalpia Específica: É a grandeza física que mede a energia máxima de um determinado sistema. Ela é bastante utilizada para o estudo e para a descrição de processos isobáricos.
- Entropia Específica: Grandeza que mede a parte de energia que não pode ser transformada em trabalho. Um exemplo prático do aumento de entropia em um determinado sistema é o processo de derretimento de uma pedra de gelo.
É importante também para conhecermos a devida importância de um diagrama de fases a compreensão dos estados físicos da matéria e as suas respectivas mudanças. Nesse caso, são:
- Fusão: Mudança do estado sólido para o estado líquido
- Solidificação: Alteração do estado líquido para o estado sólido
- Vaporização: Passagem do estado líquido para o estado gasoso
- Sublimação: Passagem do estado sólido para o estado gasoso
- Ressublimação: Mudança do estado gasoso para o estado sólido
- Condensação ou liquefação: Alteração do estado gasoso para o estado líquido
Essas transformações podem ocorrer por meio da mudança de uma ou duas variáveis, que correspondem à temperatura e à pressão. Para obtermos uma noção mais clara acerca da atuação da pressão e da temperatura, bem como em quais pontos elas agem na alteração do estado da matéria, é utilizado o diagrama de fases.
No estudo de diagrama de fases é necessário compreender como atuam também as curvas e as regiões que estão presentes nele. No caso das regiões temos:
- Região A: Aponta quais são as condições ideais de temperatura e pressão para que o estado líquido possa adquirir mais estabilidade.
- Região B: Mostra as condições de temperatura e pressão que possibilitam que o estado vapor possa encontrar a sua estabilidade.
- Região C: É a região que denota quais as condições de temperatura e pressão para que o estado sólido possa encontrar o seu nível adequado de estabilidade.
Já as curvas existentes são as:
- Curva de Solidificação: Qualquer ponto existente sobre ela aponta que a substância está entre o estado sólido e o estado líquido.
- Curva de Ressublimação: Qualquer ponto que está sobre essa curva aponta que a substância está entre o estado sólido e o estado de vapor.
- Curva de Condensação: Qualquer ponto que está sobre ela indica que a substância está entre o estado líquido e o estado de vapor.
Diante desses conceitos, a utilização do diagrama de fases é um importante método para a devida compreensão do estudo das mudanças de fases da matéria.
