Fase (matèria)
En les ciències físiques, una fase és una regió de l'espai (un sistema termodinàmic), a lo llarc de la qual totes les propietats físiques són essencialment uniformes.[1][2][3] Els eixemples de propietats físiques inclouen densitat, índex de refracció, magnetisació i composició química. Una descripció simple és que una fase és una regió de material que és químicament uniforme, físicament distinta i (a sovint) mecánicamente separable. En un sistema que consistix en gèl i aigua en una gerra de vidre, els cubito són una fase, l'aigua és una segona fase i l'aire humit és una tercera fase sobre el gèl i l'aigua. El vidre de la gerra és una atra fase separada.
El terme fase s'usa a voltes com un sinònim para estat de la matèria, pero pot haver vàries fases inmiscibles del mateix estat de la matèria. Ademés, el terme fase s'usa a voltes per a referir-se a un conjunt d'estats d'equilibri demarcados en térmens de variables d'estat com a pressió i temperatura per un llímit de fase en un diagrama de fase.[4] Degut a que els llímits de fase es relacionen en canvis en l'organisació de la matèria, com un canvi de líquit a sòlit o un canvi més sotil d'una estructura cristalina a una atra, este últim us és similar a l'us de "fase" com a sinònim d'estat d'importar. No obstant, els usos de l'estat de la matèria i del diagrama de fase no són proporcionals a la definició formal donada anteriorment i el significat que es pretén deu determinar-se en part a partir del context en el que s'usa el terme.
Tipos de fases
[editar | editar còdic]
Les distintes fases es poden descriure com a diferents estats de la matèria com gas, líquit, sòlit, plasma o condensado de Bose-Einstein. Mesofases útils entre sòlit i líquit formen atres estats de la matèria.
Fases distintes també poden existir dins d'un estat donat de la matèria. Com es mostra en el diagrama per a aleacions de ferro, existixen vàries fases per als estats sòlit i líquit. Les fases també poden diferenciar-se en funció de la solubilidad com a polar (hidrófila) o no polar (hidrófoba). Una mescla d'aigua (un líquit polar) i oli (un líquit no polar) se separarà espontàneament en dos fases. L'aigua té una solubilidad molt baixa (és insoluble) en l'oli, i l'oli té una baixa solubilidad en l'aigua. La solubilidad és la cantitat màxima d'un solut que pot dissoldre's en un solvent ans que el solut deixe de dissoldre's i permaneixca en una fase separada.[5] Una mescla es pot separar en més de dos fases líquides i el concepte de separació de fase s'estén als sòlits, és dir, els sòlits poden formar solucions sòlides o cristalizar en distintes fases cristalines. Els parells de metals que són mútuament solubles poden formar aleacions, mentres que els parells de metals que són mútuament insolubles no poden formar aleacions.[6]
S'han observat fins a huit fases líquides inmiscibles.[nota 1] Les fases líquides mútuament inmiscibles es formen a partir d'aigua (fase acuosa), dissolvents orgànics hidrófobos, perfluorocarbonos (fase fluorada), siliconas, varis metals diferents i també a partir de fòsfor fos. No tots els dissolvents orgànics són completament miscibles, per eixemple una mescla de etilenglicol i tolueno es pot separar en dos fases orgàniques distintes.[nota 2]
Les fases no necessiten separar-se macroscópicamente de forma espontànea. Les emulsions i els coloide són eixemples de combinacions de parells de fase inmiscibles que no se separen físicament.
Equilibri de fases
[editar | editar còdic]
Si es deixa en equilibri, moltes composicions formaran una sola fase uniforme, pero depenent de la temperatura i la pressió, inclús una sola substància es pot separar en dos o més fases distintes. Dins de cada fase, les propietats són uniformes pero entre les dos fases les propietats diferixen.
L'aigua en un recipient tancat en un espai d'aire damunt forma un sistema de dos fases. La major part de l'aigua està en la fase líquida, a on es manté per l'atracció mútua de les molècules d'aigua. Inclús en l'equilibri, les molècules estan constantment en moviment i, de tant en tant, una molècula en la fase líquida gana suficient energia cinètica per a separar-se de la fase líquida i entrar en la fase gaseosa. De la mateixa manera, de tant en tant una molècula de vapor choca en la superfície del líquit i es condensa en el líquit. En l'equilibri, els processos d'evaporament i condensació s'equilibren exactament i no hi ha canvi net en el volum de cap de les fases.
A temperatura i pressió ambiente, la gerra d'aigua alcança l'equilibri quan l'aire sobre l'aigua té una humitat d'al voltant del 3%. Este percentage aumenta a mida que la temperatura puja. A 100 °C i la pressió atmosfèrica, l'equilibri no s'alcança fins que l'aire és 100% aigua. Si el líquit es calfa una miqueta més de 100 °C, la transició de líquit a gas es produirà no solament en la superfície, sino en tot el volum del líquit: l'aigua hervir.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Reid, Robert C. (1974). Thermodynamics and its applications, Prentice-Hall. OCLC 754583. ISBN 0-13-914861-2.
- ↑ Fermi, Enrico (1956). Thermodynamics, Dover Publications, p. 86. OCLC 829180533. ISBN 978-0-486-13485-7.
- ↑ Adkins, C. J. (1983). Equilibrium thermodynamics, 3rd ed edició, Cambridge University Press. OCLC 9132054. ISBN 0-521-25445-0.
- ↑ Callister, W. D. (2007). Materials Science and Engineering: An Introduction (7th ed.). Wiley. 784 pag. ISBN: 978-0471736967
- ↑ Madarasz, Z., & Pasternak, M. (2010). Phase Diagrams of Binary Alloys. Springer. 400 pag. ISBN: 978-0387859901
- ↑ Cahn, J. W., & Haasen, P. (1996). Physical Metallurgy (4th ed.). North-Holland. 1296 pag. ISBN: 978-0444818754
- Este artícul conté una traducció derivada de «Fase (materia)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.
Erro en la cita: Existixen etiquetes <ref> per a un grup nomenat "nota", pero no es trobà una etiqueta <references group="nota"/>