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Il diagramma di fase

Il diagramma di fase è un grafico che rappresenta le fasi di una sostanza in funzione di temperatura e pressione. Il diagramma mostra le temperature di transizione (punto di fusione, punto di sublimazione, punto di ebollizione) con diversi livelli di pressione.

I diagrammi di fase sono usati per determinare lo stato di una materia (solido, liquido o gassoso) in determinate condizioni di temperatura e pressione. Il grafico mostra la temperatura in gradi Celsius sull'asse x e la pressione in atmosfere sull'asse y. In questo caso, il grafico è applicato all'acqua. Aumentando la temperatura, è più probabile che l'acqua passi dallo stato gassoso a quello liquido che da quello liquido a solido, mentre aumentare la pressione ha l'effetto opposto.

Figura 1. Diagramma di fase dell'acqua. Gli assi con la pressione e la temperatura non sono disegnati in scala.

  • Punto triplo: punto in cui tutte e tre le fasi coesistono in equilibrio. Con pressione inferiore rispetto al punto triplo, l'acqua non può esistere allo stato liquido, a prescindere dalla temperatura.
  • Punto di fusione: la temperatura a cui il ghiaccio si scioglie.
  • Punto di ebollizione: la temperatura a cui l'acqua evapora.
  • Pressione critica: la pressione necessaria per condensare un gas alla sua temperatura critica.
  • Punto critico: temperatura e pressione critiche di una sostanza. Superato il punto critico, le proprietà fisiche dell'acqua sono a metà tra lo stato gassoso e quello liquido. Questo stato si chiama fluido supercritico.

Possiamo usare un diagramma di fase per identificare lo stato fisico di una sostanza con specifiche condizioni di pressione e temperatura. Per esempio, a 15 atm e -15 oC, possiamo osservare che l'acqua è allo stato solido.

La linea di confine tra lo stato solido e quello liquido ha pendenza negativa, che significa che il punto di fusione del ghiaccio diminuisce all'aumentare della pressione esterna. Al contrario, la linea di confine tra lo stato liquido e quello gassoso ha pendenza positiva, che significa che il punto di ebollizione dell'acqua aumenta al crescere della pressione esterna.