Wie erstelle ich ein Phasendiagramm für Wasser?

Durch das Wissen, wo die normal Siedepunkt und Gefrierpunkt sind (bei #"1 atm"#), kritischer Punkt und Tripelpunkt sind und die Steigung der Flüssig-Fest-, Flüssig-Dampf- und Fest-Dampf-Koexistenzkurven.

Beachten Sie, dass das Phasendiagramm lediglich ein Druck-Temperatur-Diagramm ist.

Wir wissen, dass #T_f = 0^@ "C"# at #"1 atm"# und #T_b = 100^@ "C"# at #"1 atm"# sind die normal Einfrieren und Siedepunkte, Bzw.

Die kritischer Punkt ist, wenn die Flüssigkeit und der Dampf zur gleichen Zeit existieren, bei einigen #(P_c,T_c)# auf einem #P# vs #T# Graph. Für Wasser, #P_c = "218.3 atm"# und #T_c = 374.2^@ "C"#.

Die dreifacher Punkt ist, wenn der Feststoff, die Flüssigkeit und der Dampf zur gleichen Zeit existieren, zu einigen #(P_"trpl", T_"trpl")#. Für Wasser, #T_"trpl" = 0.01^@ "C"#, und #P_"trpl" = "0.006032 atm"#.

Die Clapeyron-Gleichung beschreibt die Steigung einer Koexistenzkurve, #(dP)/(dT) = (DeltabarH_"trs")/(TDeltabarV_("trs"))#. Wir lassen die Ableitung weg, aber:

#DeltabarH_"trs"# ist der Backenzahn Enthalpie des Phasenübergangs.
#DeltabarV_"trs"# ist die Änderung des Molvolumens aufgrund des Phasenübergangs.
#T# ist die Temperatur in #"K"#.

Verwenden der Clapeyron-Gleichung:

Für die Flüssig-Fest-Koexistenzkurve im Phasendiagramm von Wasser #(dP)/(dT) < 0#, Da #DeltabarV_((l)->(s)) > 0#, und #DeltabarH_"frz" < 0#, was darauf hinweist Wasser dehnt sich aus, wenn es gefriert (das ist ungewöhnlich).
Für die Flüssigkeit-Dampf-Koexistenzkurve #(dP)/(dT) > 0#, Da #DeltabarV_((l)->(g)) > 0#, und #DeltabarH_"vap" > 0#, was darauf hinweist Wasser dehnt sich aus, wenn es verdampft (wie gewöhnlich).
Für die Feststoff-Dampf-Koexistenzkurve #(dP)/(dT) > 0#, Da #DeltabarV_((s)->(g)) > 0#, und #DeltabarH_"sub" > 0#, was darauf hinweist Wasser dehnt sich aus, wenn es sublimiert (deutlich).

Füge das alles zu einem Phasendiagramm zusammen:

Notieren Sie einfach, wo sich jeder Punkt befindet, und Sie sollten in der Lage sein, zumindest seine allgemeine Form zu skizzieren. Beachten Sie, dass das Phasendiagramm lediglich ein Druck-Temperatur-Diagramm ist.