تحقیقی در مورد نمودار های فاز(ترجمه)
*نمودارهای فاز
نمودار فاز حالت های فیزیکی ارجح ماده را در دماو فشارهای مختلف نشان می دهد. در هر فاز، مواد با توجه به ترکیب شیمیایی و حالت فیزیکی شکل می پذیرند.
در دمای معمولی و فشار بر روی زمین (مشخص شده در زیر توسط "E") آب مایع است، اما اگر درجه حرارت آن زیر 273 کلوین قرار گیرد آن تبدیل به جامد (یخ) می شود و اگردمای آن بالاتر از 373 کلوین شود در فاز گازی قرار می گیرد که به بخار آب موسوم است ،درصورتی که در همان فشارقرار گیرد.
هر خط (خط فاز) بر روی نمودار فاز نشان دهنده مرز فاز و شرایطی است که دو فاز پایدار ممکن است در کنار هم (در هر نسبت ترکیبی)قرار گیرند. در اینجا، یک تغییر جزیی در دما یا فشار ممکن است باعث شود که فازها به طور ناگهانی از یک حالت فیزیکی به حالت فیزیکی دیگر تغییر یابند .
با پیوستن سه خط فاز ، یک "نقطه سه گانه وجود دارد، زمانی که سه فاز پایدار همزیست می شوند، ممکن است به طور ناگهانی با توجه به کمی تغییر در دما یا فشار به یکدیگر تبدیل کنند. بر اساس شرایط منحصر به فرد از درجه حرارت و فشار که در آن آب مایع،آب گازی شکل و یخ شش ضلعی پایدار در کنار هم قرار می گیرند.، نقطه سه گانه وجود دارد،که در آن نقطه جوش آب و نقطه ذوب یخ با هم برابر هستند .چهار خط فاز نمی تواند ملاقات در یک نقطه داشته باشند.
یک "نقطه بحرانی " زمانی رخ می دهد که در پایان خط فاز خواص دو فاز غیر قابل تشخیص از یکدیگرشوند، برای مثال در زمانی که تحت شرایط منحصر به فرد از دما و فشار، آب مایع به اندازه کافی گرم شود و آب گازی نیز تحت فشار کافی قرار گیرد،به طوری که دانسیته هردو باهم یکسان شود(نقطه بحرانی خواهیم داشت). نقاط بحرانی معمولا در دمای بالا خط فاز مایع و گاز یافت می شود.
نمودار فاز آب بدلیل داشتن تعدادی از نقاط سه گانه و یک، یا دو، نقاط بحرانی پیچیده است..بسیاری از فرم های کریستالی ممکن است در بسیاری از فضاهای فاز در دماهای پایین و در فشارهای پایین تر ثابت باقی بمانند. مدل ترمودینامیکی آب و یخ های IH، III، V و VI و توابع ترمودینامیکی انتقال فاز توصیف شده اند.
یخ های شناخته شده را می توان بوسیله ی تجزیه و تحلیل مجموعه ای از ساختارهایشان تقسیم کرد، به یخ های کم فشار (یخ شش ضلعی، یخ مکعب و یخ 11)و یخ های فشار بالا (یخ هفت، یخ هشت و یخ ده) گفته می شود و دیگر یخ ها (موجود در طیف نسبتا باریک از فشارهای متوسط ??بین 200-2،000 مگاپاسکال) نیز نام های مخنلفی دارند.شرایط دگرگونی ساختاری برخی از این یخ در فشرده سازی توصیف شده اند.
تغییرات دانسیته
به موازات افزایش فشار، فاز یخ چگال تر می شوند. دستیابی به این حالت در ابتدا با خم شدن پیوندها، تشکیل حلقه تنگ تر و یا شبکه های مارپیچ ممکن است و در نهایت (این افزایش مقدار) باعث مقدار نفوذ بیشتری دربین شبکه می شود. این امر به ویژه مشخص است هنگام مقایسه یخ پنج با یخ های کم ثبات (یخ های چهار و دوازده) که ممکن است در فضای فاز آن وجود داشته باشند.