Cambiamenti di fase di una sostanza pura

Diagramma T-v

Trasformazione a pressione atmosferica dell’acqua dallo stato liquido (A) (Fig. 1) a quello aeriforme (E) (Fig. 2), .

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Fig. 1 Acqua nello stato liquido (stato A in Fig. 3)

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Fig. 2 Acqua nello stato aeriforme E in Fig. 3

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Fig. 3 Diagramma  dell'acqua a pressione costante (P = 1 atm), diagramma T-v. In A l'acqua è allo stato liquido, in E allo stato di vapore.

In Fig. 4 sono schematizzati diversi stati dell'acqua sul diagramma T-v alla pressione atmosferica.

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Fig. 3 Diagramma dell'acqua a pressione costante (P = 1 atm) (diagramma T-v)

 

Stato A: Liquido compresso o sottoraffreddato.L’acqua non è in grado di vaporizzare
Stato B: Liquido saturo Liquido in grado di vaporizzare
Stato C: Miscela liquido vapore Quantità di liquido e vapore pressoché eguali.
Stato D: Vapore saturo Vapore in grado di condensare
Stato E: Vapore surriscadato Il vapore non è in grado di condensaretv1.gif (6129 byte)

 

Diagramma T-v a differenti pressioni

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Punto critico: punto in cui gli stati di liquido saturo e di vapore saturo coincidono

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In tabella sono riportati i valori della pressione, temperatura e densità al punto critico per alcune sostanze
 

Tcr (K)

Pcr (atm) rcr(g/cm3)
H2O 647.2 63.1 0.28
Alcool 516.6 63.1 0.28
Etere 467.0 35.5 0.26
CO2 304.2 73.0 0.46
Ossigeno 154.4 49.7 0.43
Idrogeno 33. 12.8 0.31
Elio 4 5.25 2.26 0.069
Elio 3 3.33 1.15 0.041

A pressioni superiori a quella critica

P > Pcr

il volume specifico aumenta con la T ed è presente una sola fase. Non vi è alcuna transizione evidente tra la fase liquida e quella di vapore. Comunque, di solito, per T > Tcr si parla di vapore surriscaldato e per T < Tcr di liquido compresso.

Diagrammi T - v al di sotto del punto critico

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L’esistenza di un punto critico dimostra chiaramente che non vi è una differenza fondamentale tra lo stato liquido e lo stato aeriforme. Il più denso è lo stato liquido, il meno denso quello aeriforme. Si può passare dall’uno all’altro senza che vi sia alcuna transizione di fase (curva tratteggiata).