Diagramas de equilibrio o fases
- 1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA, CIENCIA Y TECNOLOGÍA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN C.O.L. – SEDE CABIMAS DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO O FASES AUTORES: BR. SAMUEL DE LA CRUZV-26.318.137 DOCENTE DE LA ASIGNATURA: JAIME ZERPA CABIMAS, MARZO 2017
- 2. Diagramas de equilibrio o fases En termodinámica y ciencia de materiales se denomina diagrama de fase, diagrama de equilibrio de fases o diagrama de estados de la materia, a la representación gráfica de las fronteras entre diferentes estados de la materia de un sistema, en función de variables elegidas para facilitar el estudio del mismo. Los equilibrios entre fases pueden corresponder a los más variados tipos de sistemas heterogéneos: un líquido en equilibrio con su vapor, una solución saturada en equilibrio con el soluto en exceso, dos líquidos parcialmente solubles el uno en el otro, dos sólidos totalmente solubles en equilibrio con su fase fundida, dos sólidos parcialmente solubles en equilibrio con un compuesto formado entre ellos, etc. El objetivo es describir completamente el sistema. El comportamiento de estos sistemas en equilibrio se estudia por medio de gráficos que se conocen como diagramas de fase: se obtienen graficando en función de variables como presión, temperatura y composición y el sistema en equilibrio queda definido para cada punto (los gráficos de cambio de estado físico o de presión de vapor de una solución de dos líquidos son ejemplos de diagramas de fases). La mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio (condiciones de enfriamiento lento), siendo utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento de materiales. A partir de los diagramas de fase se puede obtener información como: 1.- Conocer que fases están presentes a diferentes composiciones y temperaturas bajo condiciones de enfriamiento lento (equilibrio). 2.- Averiguar la solubilidad, en el estado sólido y en el equilibrio, de un elemento (compuesto) en otro. 3.- Determinar la temperatura en la cual una aleación enfriada bajo condiciones de equilibrio comienza a solidificar y la temperatura a la cual ocurre la solidificación.
- 3. 4.- Conocer la temperatura a la cual comienzan a fundirse diferentes fases. Origen Los diagramas de fase están muy relacionados a la ciencia de los materiales la cual surgió después de la Segunda Guerra Mundial, como respuesta a la necesidad de producir materiales con propiedades especializadas. Los primeros intentos de modificar científicamente las propiedades de la materia se remontan a principios del siglo pasado, cuando los conocimientos de cristalografía, estado sólido y física atómica convirtieron el arte de la metalurgia en ciencia. De allí parte la creación de nuevas aleaciones, como el acero, que es el resultado de la aleación de hierro y carbono en diferentes proporciones. Tipos Componentes totalmente solubles en los estados líquido y sólido Tiene formo de "ojo", y los extremos como hemos visto son los puntos de fusión de los componentes puros (100% de concentración)
- 4. Componentes totalmente soluble en estado líquido e insoluble en estado sólido En este diagrama aparece un vértice en la línea de líquidos. El punto de ese vértice se le llama eutéctico. Este punto tiene las siguientes propiedades: La aleación del eutéctico, en el punto "eutéctico" (vértice descrito), funde a la menor temperatura posible de todas las aleaciones del diagrama. Desde el punto de vista de enfriamiento se comporta como un metal puro 100%, aunque el eutéctico no lo sea. Es decir funde a temperatura constante Componentes totalmente solubles en estado líquido y parcialmente soluble en estado sólido Vuelve a aparecer un vértice (eutéctico), en la línea de líquidus, y la diferencia con el anterior está en los laterales del diagrama, que no está ahora pegado a las verticales. Y en este espacio en los dos laterales (zonas amarillas en la imagen), es donde se genera esa solubilidad en estado sólido
- 5. Aplicaciones A partir de los diagramas de fase se puede obtener información como: Conocer que fases están presentes a diferentes composiciones y temperaturas bajo condiciones de enfriamiento lento (equilibrio) Averiguar la solubilidad, en el estado sólido y en el equilibrio, de un elemento (compuesto) en otro. Determinar la temperatura en la cual una aleación enfriada bajo condiciones de equilibrio comienza a solidificar y la temperatura a la cual ocurre la solidificación. Conocer la temperatura a la cual comienzan a fundirse diferentes fases.