Diagrama de fases

A fase na qual uma substância se apresenta depende de suas condições de pressão e temperatura. Desta forma, para cada substância dizemos que há pares de valores dessas duas variáveis que correspondem à fase sólida, pares que correspondem à fase líquida e par que corresponde à fase gasosa.

Caso os possíveis pares de valores sejam lançados em um diagrama cartesiano, no qual se coloca em ordenadas a pressão e em abscissas a temperatura, obteremos, para um dado volume da amostra da substância, o diagrama de fases da substância. Em um diagrama de fases temos as seguintes transições:

1 – curva de fusão: limita as regiões das fases sólida e líquida
2 – curva de vaporização: limita as regiões das fases líquida e gasosa
3 – curva de sublimação: limita as regiões das fases sólida e gasosa.

No estudo da termologia podemos dizer que a maioria das substâncias obedece a um diagrama de fases. A figura acima é um caso de representação de diagrama de fases, pois nele vemos que quanto mais alta for a pressão exercida sobre uma substância, maior será a temperatura de mudança de fase, sendo ela fusão, solidificação ou sublimação. Portanto, podemos ver no gráfico acima que quando a pressão é p₁, a fusão ocorre à temperatura T₁, quando a pressão é p₂, a fusão ocorre a uma temperatura T₂.

Algumas substâncias ditas anômalas fogem a essa regra quando se fundem, é o caso de uma substância que temos contato diariamente, a água, para essas substâncias tal regra não se aplica, pois quanto maior for a pressão sobre elas, mais baixa passa a ser a temperatura de fusão. Sendo assim, o diagrama de fases da água é representado da seguinte maneira:

Podemos observar no diagrama acima que quando a pressão é 1 atmosfera, a fusão do gelo se dá a uma temperatura de 0 ºC. Entretanto, quando a pressão exercida é de 8 atmosferas, o gelo se funde a uma temperatura mais baixa, cerca de -0,06 ºC.

A vaporização e a sublimação dessas substâncias anômalas obedecem à regra geral. Portanto, para todas as substâncias, sem exceção, a temperatura de vaporização, Tv, e a temperatura de sublimação Ts, aumentam com o aumento da pressão, p, exercida.