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.