הבדל מפתח – דיאגרמת שלב מול שיווי משקל
דיאגרמות שלבים או דיאגרמות שיווי משקל הן תרשימים או גרפים המציגים את הקשר בין טמפרטורה, לחץ והרכבה של כל מערכת. דיאגרמות אלו מספקות פרטים על תנאים של שלבים שונים מבחינה תרמודינמית המתקיימים בשיווי משקל זה עם זה. פאזה היא חלק הומוגני של מערכת שיש לו תכונות כימיות ופיזיקליות אחידות. ישנם שלושה שלבים עיקריים שחומר יכול להתקיים: מוצק, נוזל ופאזה גז. אין הבדל בין דיאגרמת פאזה ודיאגרמת שיווי משקל.
מהו תרשים פאזה?
דיאגרמת פאזה היא תרשים המסכם את הפרטים על תנאים של מערכות שונות מבחינה תרמודינמית המתקיימות במקביל בשיווי משקל זו עם זו. דיאגרמת פאזות מציגה גבולות פאזה או גבולות שיווי משקל המפרידים בין שלבים זה לזה. דיאגרמת הפאזות היא גרף של לחץ מול טמפרטורה.
איור 1: תרשים שלב המציג קווי גבול, נקודה משולשת ונקודה קריטית
רכיבים חשובים של דיאגרמת שלב
כמה מרכיבים חשובים בתרשים פאזות כוללים את הדברים הבאים:
- Phase Boundaries (גבולות שיווי משקל) – הקווים בתרשים פאזות המפרידים בין שני שלבים; כל שלב שנמצא בשיווי משקל עם שלב אחר.
- נקודה משולשת - נקודה שבה קו שיווי משקל נחתך. נקודה משולשת מציינת את התנאים של מערכת שיש לה חומר שיכול להתקיים במקביל בכל שלושת שלבי החומר (מוצק, נוזל וגז).
- נקודה קריטית - הטמפרטורה והלחץ שבהם חומר זה יכול להתנהג כגז ונוזל בו-זמנית; מתרחשים שלבי גז ונוזל שלא ניתן להבחין בהם. לפיכך, אין גבולות פאזה. נקודה קריטית היא נקודת הסיום של העקומה בשלב
- עקומת היתוך (עקומות התכה או הקפאה) - קו הגבול בתרשים פאזה המציג את התנאים למעברי הפאזות בין שלב הגז לשלב הנוזלי (קו בצבע כחול בתרשים למעלה).
- עקומת אידוי (או עקומת עיבוי) - קו הגבול בתרשים פאזה המראה את התנאים למעברי פאזה בין פאזה מוצקה לפאזה נוזלית (קו בצבע ירוק בתרשים למעלה).
- עקומת סובלימציה – קו הגבול בתרשים פאזה המראה את התנאים למעברי פאזה בין פאזה מוצקה לפאזה גז (קו בצבע אדום בתרשים פאזה למעלה).
כאן, היתוך הוא ההיתוך או ההקפאה הכרוכים במעבר פאזה בין פאזה גז לפאזה נוזלית.אידוי הוא המרה של נוזל לשלב אדים (פאזת גז) ואילו עיבוי הוא המרה של אד לנוזל. סובלימציה היא הפיכה של מוצק לשלב גז ישירות, מבלי לעבור שלב נוזלי.
סוגי תרשים שלבים
יש כמה סוגים של דיאגרמות פאזה.
דיאגרמות שלב אחד
אלה הם הצורה הפשוטה ביותר של דיאגרמות פאזה. דיאגרמות אלו מציגות את שלושת השלבים של חומר המופרדים מגבולות שיווי המשקל (כגון באיור 1).
דיאגרמות שלב בינארי
דיאגרמת פאזה בינארית מציגה את שיווי המשקל בין שני חומרים הקיימים באותה מערכת. ברוב המקרים, הלחץ נשאר זהה, והמשתנים הם טמפרטורה והרכבי החומרים. כאן, שני החומרים יכולים להיות מתכות, מתכת ותרכובת או שתי תרכובות.
איור 2: תרשים שלב בינארי
מהו דיאגרמת שיווי משקל?
דיאגרמת שיווי משקל היא תרשים המראה את שיווי המשקל בין שלבים של חומר המתקיימים במקביל במערכת סגורה. זה ידוע גם בתור דיאגרמת פאזה.
מה ההבדל בין תרשים פאזה ודיאגרמת שיווי משקל?
אין הבדל בין דיאגרמת פאזות ודיאגרמת שיווי משקל כי הן מילים נרדפות. שני המונחים מתייחסים לתרשים המסכם את הפרטים על תנאים של מערכות שונות מבחינה תרמודינמית המתקיימות זו בזו בשיווי משקל זו עם זו
סיכום – דיאגרמת שלב מול שיווי משקל
שלב הוא חלק הומוגני של מערכת שיש לו תכונות כימיות ופיזיקליות אחידות. ישנם שלושה שלבים עיקריים שכל חומר יכול להתקיים: פאזה מוצקה, פאזה נוזלית ופאזה גזית.דיאגרמת פאזות היא תרשים המייצג את שיווי המשקל הקיים בין שלבים שונים המתקיימים במקביל באותה מערכת סגורה. דיאגרמה זו נקראת גם דיאגרמת שיווי משקל מכיוון שהיא מציגה שיווי משקל.
