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Diagrammes de phases

LycéeChimieDiagramme de phases P-T d’une substance pure, avec la saturation de l’eau selon IAPWS et des limites approximatives déclarées pour la sublimation et le CO₂

Diagramme pression-température

Liquide

Faites glisser la sonde orange. Les touches fléchées du diagramme modifient la température et la pression logarithmique. Les limites sont des courbes de coexistence du modèle et ne représentent pas les proportions de chaque phase.

19031844557370010^210^310^410^510^610^7Température (K)Pression (Pa), échelle logarithmique
SolideLiquideGazFluide supercritique

Carnet de mesures

Modifiez la configuration, testez une prédiction et enregistrez le résultat. Jusqu’à 12 instantanés sont conservés.

À propos de cette expérience

Déplacez une sonde de pression-température à travers les régions solide, liquide, gazeuse et supercritique. Accrochez-la aux points triple et critique, puis comparez la pente négative de la courbe de fusion de la glace ordinaire à la pente positive du modèle pour le dioxyde de carbone.

Objectifs pédagogiques

  • Lisez un axe de pression logarithmique et identifiez les courbes de coexistence.
  • Distinguez les points triples des points critiques.
  • Expliquez pourquoi le dioxyde de carbone liquide n’existe pas à une atmosphère.

Comment l’utiliser

  1. 1À une atmosphère, chauffez l’eau en franchissant sa limite de vapeur.
  2. 2Accrochez-vous au point triple de l’eau et identifiez les trois régions adjacentes.
  3. 3Passez au dioxyde de carbone et comparez la sublimation à une atmosphère à la formation de liquide au-dessus de la pression du point triple.
  4. 4Examinez le point critique et passez dans la région supercritique.

Le modèle

Une forme de Clausius-Clapeyron à chaleur latente constante sert à approximer les frontières sélectionnées.
La courbe de fusion est une approximation linéaire locale définie explicitement.
Dans cette carte pédagogique, les deux conditions définissent la région supercritique.

Hypothèses

  • La saturation liquide-vapeur de l’eau est décrite par la corrélation à six coefficients de l’IAPWS entre les températures du point triple et du point critique.
  • La saturation liquide-vapeur du CO₂ est décrite à l’aide d’une chaleur latente effective constante, ajustée à ses points triple et critique. L’approximation de la sublimation passe également par le point de sublimation normal de 194,65 K.
  • La sublimation de l’eau et les deux courbes de fusion sont simplifiées. Les polymorphes de glace à haute pression, la métastabilité, l’hystérésis de nucléation et les proportions des phases sont omis.
  • Une frontière de coexistence identifie les phases d’équilibre possibles ; la température et la pression seules ne déterminent pas leurs proportions.

À essayer en classe

  1. Q1Pourquoi une ligne de coexistence liquide-vapeur se termine-t-elle en un point critique ?
  2. Q2Pourquoi la pente de la frontière de fusion de la glace ordinaire est-elle négative ?

Foire aux questions

Toutes les frontières et transitions de phase représentées ici sont-elles des données précises sur les propriétés des substances ?

Non. La corrélation de saturation de l’eau est une relation de référence, tandis que les autres limites sont des approximations pédagogiques explicitement ancrées.

Le franchissement d’une ligne permet-il de calculer la vitesse à laquelle la substance change de phase ?

Non. Le diagramme classe les régions d’équilibre. Le transfert de chaleur latente et la cinétique de transition ne sont pas simulés.