نمودار فازی

نمودار فازی ( به انگلیسی: Phase diagram ) نوعی نمودار است که برای نشان دادن شرایطی که ( فشار، دما، حجم و … ) فازهای ترمودینامیکی مختلف ( جامد، مایع، گاز ) روی می دهند یا در حالت تعادل با یکدیگر باقی می مانند، استفاده می شود. [ ۱]
استفاده از نمودارهای فازی یک روش متداول برای ثبت اطلاعات مربوط به فازهای مواد و استفاده از آنهاست. یک نمودار تعادل فازی، نمایش گرافیکی داده هاست که اطلاعات مهمی را در مورد ترکیبات تکی یا چند جزئی به دست می دهد. دیاگرام های فازی ( Phase Diagram ) نقشه های راهنمایی هستند که به کمک آن ها تشکیل و پایداری فازهای مختلف بررسی می شوند. نمودارهای فازی در شرایط تعادلی بدست می آیند، بنابراین نمودارهای فازی ارتباط فازها را در شرایط تعادل نشان می دهند. تحت شرایط تعادل با گذشت زمان تغییری در فازها رخ نمی دهد. [ ۲]
توجه شود که شرایط تعادل با گرم یا سرد کردن بسیار کند و آرام امکان پذیر است.
فاز همان حالت ماده می باشد که در ویژگی های فیزیکی با هم تفاوت دارند و با استفاده از تغییرات فیزیکی مانند چگالی و سطوح و زبری و انعکاس نور و الگوی پراش می توان فازها را از هم شناسایی کرد. مخلوط چند گاز یک فاز را تشکیل می دهد، زیرا گازها به طور کامل در یکدیگر حل می شوند اما مایعات و جامدات به طور کامل در یکدیگر حل نمی شوند و مخلوط آن ها چند فاز تشکیل می دهد.
قانون فازها به شکل زیر تعریف می شود:
F=C - P+2
در عبارت قانون فازها، F تعداد درجات آزادی، P تعداد فازهای در حال تعادل، و C تعداد اجزای سازندهٔ سیستم می باشد که یک جزء می تواند یک عنصر، یک ماده مرکب یا یک محلول جامد باشد.
• دمای ذوب هر ترکیب خالص
• میزان کاهش دمای ذوب هنگام ترکیب دو یا چند ماده
• وجود و میزان حلالیت در محلول های جامد
• اثر دما بر روی میزان حلالیت
• دمای استحاله های پلی مورفیک
• وجود مایعات ( مذاب هایی ) که در یکدیگر حل نمی شوند ( ناحیهٔ عدم امتزاج )
این نمودارها پایداری فازی مواد خالص را نشان می دهند. متغیرهای موجود دراین نمودارها: دما، فشار و حجم هستند. پس ۳ متغیر در این نمودارها وجود دارد. یک نمونه از این نمودارها در شکل ۱ نشان داده شده است.
با تصویر کردن این نمودار سه بعدی بر روی یکی از صفحات مختصات دکارتی، می توان یک نمودار صفحه ای به دست آورد. گرچه در این حالت مقداری از اطلاعات موجود در نمودار از دست می رود، ولی بررسی آن بر روی کاغذ ساده تر می شود؛ که معمولاً از نمودار P - V یا P - T به این منظور استفاده می شود.