Vad är ett fasdiagram?
Ett ämnes aggregationsform beror på trycket och på temperaturen. Ett fasdiagram visar båda effekterna i en graf. Den vågräta axeln är temperaturen T, och den lodräta axeln är trycket P. Varje punkt i diagrammet står för bestämda förhållanden.
| Del av diagrammet | Vad den visar |
|---|---|
| De tre områdena: fast ämne, vätska och gas | Under dessa förhållanden har ämnet en aggregationsform |
| Linjerna mellan områdena | Två aggregationsformer finns samtidigt: linjerna för smältning, förångning och sublimering |
| Trippelpunkten | Alla tre aggregationsformerna finns samtidigt |
Vid tryck under trippelpunkten kan ett ämne inte vara flytande. Vid ett sådant tryck övergår ett fast ämne direkt till gas när du värmer det. Det kallas sublimering. Vattnets trippelpunkt ligger vid ungefär 0.01 °C och 0.6 kPa.
Flytta punkten över diagrammet
Värm och tryck ihop ett ämne och se om det hamnar i området för fast ämne, vätska eller gas. Den här simulatorn ingår när du har full tillgång. Det är gratis att ladda ner, och 2 kapitel och 5 simulatorer är öppna utan registrering.
Hur använder du simulatorn?
- Välj ett ämne i den nedre raden: Neon, Argon, Syre eller Vatten.
- Flytta det vänstra reglaget från symbolen ❄ mot symbolen 🔥 för att värma ämnet. Punkten i diagrammet rör sig åt höger.
- Använd reglaget Pump för att ändra trycket. Punkten rör sig uppåt eller nedåt.
- Läs av ämnets aggregationsform, Temp. och Tryck på den högra panelen.
- I behållaren till vänster rör sig partiklarna enligt den nya aggregationsformen.
Uppgifter att prova i simulatorn
- Värm bara ämnet från startläget. Svar: Punkten rör sig åt höger och går i tur och ordning genom områdena för fast ämne, vätska och gas.
- Flytta reglaget Pump åt vänster tills punkten är något lägre än den lilla svarta punkten. Värm nu ämnet. Svar: Punkten passerar under trippelpunkten, och ämnet övergår direkt till gas utan att bli flytande.
- Flytta punkten till gasområdet, till höger om vätskeområdet, och öka trycket. Svar: Punkten rör sig upp till vätskeområdet. Du har gjort en gas flytande genom att trycka ihop den.
- Värm ämnet så mycket du kan och ställ Pump på maximum. Svar: Ämnet förblir en gas. Över den kritiska temperaturen kan du inte göra en gas flytande enbart genom att trycka ihop den.
Exempel på fasdiagram i verkligheten
- Kokning på hög höjd. På hög höjd är lufttrycket lågt, så vatten kokar innan det når 100 °C. Även i Ulaanbaatar kokar vatten vid en temperatur under 100 °C.
- Torris. Trippelpunkten för CO2 ligger vid ett tryck över 1 atm. Vid normalt tryck smälter torris därför inte. Den övergår direkt till gas.
- Frusna kläder. Kläder som hänger ute på vintern fryser och torkar sedan utan att tina. Det är sublimering av is.
- Gasflaskor. Propan och butan är gaser under vanliga förhållanden, men inuti en flaska är de vätskor under högt tryck.
Det här ska du tänka på när du läser diagrammet i simulatorn
Diagrammet i simulatorn är ett allmänt schema som är detsamma för alla ämnen.
- När du byter ämne ändras inte diagrammet. Bara talet på termometern och partiklarnas utseende ändras.
- Linjernas lägen stämmer inte exakt med talet på termometern. Vid 134 kPa visar simulatorn till exempel vatten som fast vid 300 K, men i verkligheten är det flytande. Exakta värden finns i guiden till smältpunkt och kokpunkt.
- Vattnets verkliga smältlinje lutar åt vänster: när trycket ökar smälter is vid en något lägre temperatur. Linjen i simulatorn lutar åt höger, som den gör för de flesta ämnen.
