Diagrama de fase
Um diagrama de fase em físico-química, engenharia, geologia, mineralogia e ciência dos materiais é um tipo de gráfico que mostra as condições de equilíbrio entre as fases termodinamicamente distintas. Em matemática e em física, um diagrama de fase também tem significados alternativos, como um sinônimo de espaço fisico. No sentido de tratar de estados da matéria, em especial em engenharia química e geologia, um diagrama de fase é também chamado de carta termodinâmica.
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Componentes comuns de uma diagrama de fase são linhas de equilíbrio ou contornos de fase, os quais referem-se a linhas que marcam condições sob as quais múltiplas fases podem coexistir em equilíbrio. Transições de fase ocorrem ao longo de linhas de equilíbrio. Pontos triplos são pontos em diagramas de fase onde linhas de equilíbrio intersectam-se. Pontos triplos marcam condições nas quais três fases diferentes podem coexistir. Por exemplo, o diagrama de fase da água possui um ponto triplo correspondendo à única temperatura e pressão na qual água sólida, líquida e gasosa (vapor) podem existir em um equilíbrio estável. O solidus é a temperatura abaixo da qual a substância é estável no estado sólido. O liquidus é a temperatura acima da qual a substância é estável num estado líquido. Pode haver um hiato entre o solidus e liquidus; no intervalo, a substância consiste de uma mistura de cristais e líquidos (como uma "pasta").
Diagramas de fase bidimensionais
Os mais simples diagramas de fase são diagramas pressão-temperatura de uma única substância, tais como a água. Os eixos correspondem à pressão e à temperatura. O diagrama de fase mostra, em espaço pressão-temperatura, as linhas de equilíbrio ou contornos de fase entre as três fases de sólido, líquido e gás. As curvas sobre o diagrama de fase mostram os pontos onde a energia livre (e outras propriedades derivadas) torna-se não-analítica: seus derivados, com relação às coordenadas (temperatura e pressão, neste exemplo) mudam descontinuamente (abruptamente). Por exemplo, a capacidade térmica de um recipiente cheio de gelo vai mudar abruptamente com o recipiente sendo aquecido após o ponto de fusão...
Diagramas de fase tridimensionais
É possível vislumbrar gráficos tridimensionais (3D) mostrando três grandezas termodinâmicas. Por exemplo, para um único componente, um sistema de coordenadas cartesianas de um gráfico tridimensional pode mostrar a temperatura (T) em um eixo, a pressão (P) em um segundo eixo, e o volume específico (v) em um terceiro eixo. Tal gráfico é chamado de diagrama P-v-T ou PVT. As condições de equilíbrio seriam mostradas como uma superfície curva em três dimensões com áreas de coexistência de fases sólido, líquido e vapor e as áreas onde sólido e líquido, sólido e vapor ou líquido e vapor encontram-se equilíbrio. Uma linha na superfície chamada uma linha tripla é onde sólido, líquido e vapor podem todos coexistir em equilíbrio. O ponto crítico continua a ser um ponto sobre a superfície, mesmo em um diagrama de fases em 3D.
Diagramas de fase binários
Outros tipos de diagramas de fase muito mais complexos podem ser construídos, particularmente quando mais que um componente puro está presente, no caso em que concentração torna-se uma variável importante. Diagramas de fase com mais que duas dimensões mostram o efeito de mais duas variáveis na fase de uma substância. Diagramas de fase podem usar outras variáveis em adição para ou no lugar de temperatura, pressão e composição, por exemplo a força de um campo elétrico ou magnético aplicado e podem também envolver substâncias que tomem mais que somente três estados da matéria. [[Ficheiro:Phase diag Fe C.PNG|thumb|250px|left|O diagrama de fase ferro-carbeto de ferro (Fe–Fe3C). A porcentagem de carbono presente e a temperatura define a fase e a liga ferro-carbono e por isso suas características físicas e propriedades mecânicas. A porcentagem de carbono determina o tipo de liga ferrosa: ferro, aço ou ferro fundido.]]
Diagramas de fase de cristais
Substâncias polimórficas e poliamórficas tem múltiplas fases cristalinas ou amorfas, as quais podem ser graficadas de uma maneira similar a fases sólidas, líquidas ou gasosas. Em física de cristal líquido, diagramas de fase são usados no caso de mistura de compostos nematogênicos para distinguir entre a fase líquida isotrópica, a fase líquida nemática.
