مخطط أطوار: الفرق بين النسختين

تم إضافة 367 بايت ، ‏ قبل سنة واحدة
ط
بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V4.2 (تجريبي)
ط (بوت: إزالة قالب يصل لقيمة خاطئة)
ط (بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V4.2 (تجريبي))
[[ملف:Carbon dioxide p-T phase diagram - Ar.png|تصغير|'''مخطّط أطوار''' ثنائي أكسيد الكربون (مقياس غير منتظم)]]
'''مخططات الأطوار''' أو '''منحنيات الأطوار''' هي عبارة عن رسوم بيانية ثنائية الأبعاد لمادة معينة مثل [[ماء|الماء]] تبين علاقة الحالات الثلاثة للماء : [[حالة سائلةسائل|الحالة السائلة]]، و[[غاز|الحالة الغازية]] (بخار)، و[[حالة صلبة|الحالة الصلبة]] (الثلج).<ref>{{مرجع كتاب |العنوانعنوان=Chemistry : The Study of Matter |الطبعةطبعة=Fourth |الصفحاتصفحات=266–273 |isbn=0-13-127333-7 |الناشرناشر={{Ill-WD2|برنتيس هول|id=Q443253}} }}</ref><ref>{{مرجع كتاب |الأول=P. |الأخير=Papon |الأول2=J. |الأخير2=Leblond |الأول3=P. H. E. |الأخير3=Meijer |العنوانعنوان=The Physics of Phase Transition : Concepts and Applications |المكانمكان=Berlin |الناشرناشر=Springer |السنةسنة=2002 |isbn=3-540-43236-1 }}</ref><ref>[http://www.iapws.org/relguide/fundam.pdf "Guideline on the Use of Fundamental Physical Constants and Basic Constants of Water"], 2001, p. 5 {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20170128215733/http://www.iapws.org/relguide/fundam.pdf |date=28 يناير 2017}}</ref> والرسم البياني يبين العلاقة بين [[درجة حرارة|درجة الحرارة]] و[[ضغط]] عند [[حجم]] ثابت. وأحيانا تُرسم العلاقة بين [[ضغط|الضغط]] و[[حجم|الحجم]] عند [[درجة حرارة]] ثابته. توجد للمواد الأخرى مخططاتها الطورية المميزة لها ، مثل [[مجموعة إيثيل|الإيثيل]] و [[أسيتون|الأسيتون]] و[[حديد|الحديد]] والنحاس وهكذا . وهناك أنواع أخرى من مخططات الطور لمخلوط مثلا يتكون من مادتين بنسب مختلفة ، مثل [[نظام أصهري|نظام سهل الانصهار]] و [[صلب (سبيكة)|الفولاذ]].
 
يختلف مخطط الاطوار من مادة لمادة. وتدلنا [[درجة حرارة]] مثلا علي حالة [[سبيكة|السبيكة]] سواء أكانت سائلة أو صلبة. وكذلك علي عدد الأطوار المستقرة(الحالات) للمادة، ونسبة كل طور في السبيكة. أما الشائع والأكثر استخداما من بين أنواع منحنيات الأطوار فهو منحنيات الأطوار الثنائية وذلك في علوم [[فلز|الفلزات]] (المعادن) وسبائكها. أما منحنيات الأطوار الثلاثية (وهى أكثر تعقيدا) فيغلب استخدامها في علوم وتكنولوجيا الخزفيات. كما توجد منحنيات الأطوار الرباعية وما فوقها. ونادرا ما تستخدم المنحنيات الرباعية وما فوقها لصعوبة استقصاء المعلومات منها وكذلك لصعوبة إنشائها. ويستعاض عن ذلك بتقريبها من المنحنيات الثنائية أو الثلاثية.
== مثال ==
 
لناخذ مثال الماء واطواره الثلاثة المعروفة: ماء (سائل)، وثلج (صلب)، وبخار (غاز) ومخططه ممثل في الشكل المجاور. نعرف أن الماء يغلي عند درجة حرارة 100 مئوية وتحت الضغط الجوي. ولنتتبع المنحنى إلى اليمين من عند تلك النقطة. فعندما نرفع الضغط عن 1 [[بار]] (1 ضغط جوي) نجد أن حالة التوازن بين الماء وبخاره تنتقل يمينا على المنحنى وترتفع نقطة الغليان. ومع استمرار رفعنا للضغط غلى الماء نجد أن درجة الغليان تظل تنزاح طبقا للمنحنى إلى اليمين وترتفع ولا يزال لدينا طورين في حالة توازن : الماء والبخار، حتى نصل إلى ما يسمى [[نقطة حرجة (توضيح)|نقطة حرجة]] عندها يختفي سطح الماء ويتشكل ما يشبه الضباب في أنبوبة الأختبار. عند تلك النقطة نكون قد وصلنا أيضا إلى "الضغط الحرج ". وعندما نرفع درجة الحرارة إلى درجة أعلى من النقطة الحرجة ينقشع الضباب ويصبح الأنبوب شفافا وتسمى الماء في تلك الحالة "سائل فوق حرج ". ومعني أن الأنبوب شفافا أن الماء وبخاره قد كونا حالة جديدة لا هي ماء ولا هو بخار، ولا يوجد فاصل بينهما.
 
وعندما نبرد العينة ثانيا من تلك الدرجة العالية ونصل إلى النقطة الحركة تظهر الحالة الضبابية ثانيا لمدة قصيرة ويعود الصفاء ثانيا مع انخفاض درجة الحرارة عن الدرجة الحرجة ونستطيع رؤية ماء في أسفل الأنبوب وبخار شفاف لأنبوب.
والآن نريد معرفة باقي مخطط الطور، فلنستمر في خفض الضغط تحت 1 ضغط الجوي فنجد ان درجة الغليان تنخفض هي الأخرى تحت 100 درجة مئوية. ونستمر في خفض الضغط على طوري الماء وبخاره ونجد ان درجة الغليان تنخفض بانخفاض الضغط حتى نصل إلى نقطة تسمى [[نقطة ثلاثية]] (عند 0 درجة مئوية و 006و0 ضغط جوي)، ويتواجد عندها تلاثة أطوار للماء في نفس الوقت : ماء وثلج وبخار. لذلك تسمى تلك النقطة "نقطة ثلاثية ".
 
والآن، عندما نخفض الضغط تحت 006و0 ضغط جوي ونتتبع المنحنى السفلي نجد أن هذا الجزء من المنحنى يمثل حالة توازن بين البخار (أسفل) والثلج (أعلى)، ويختفي الماء. أما إذا بدأنا من النقطة الثلاثية وأزدنا الضغط على الثلاثة أطوار نجد أن درجة [[حرارة الانصهار|حرارة انصهار]] الماء تنخفض هي الأخرى وتصبح أقل من 0 درجة مئوية، ويختفي البخار ويصبح التوازن موجود بين طور الماء السائل وطور الثلج .
 
=== أطوار الماء ===
[[ملف:مخطط حالة المادة.svg|350px|left| thumb|مخطط أطوار المادة، تظهر فيه النقطة الحرجة (critical point).]]
'''النقطة الحرجة''' حسب المفهوم العلمي في [[كيمياء فيزيائية|الكيمياء الفيزيائية]] و[[ديناميكا حرارية|التحريك الحراري]] و[[فيزياء المواد المكثفة]] هي النقطة من [[ضغط|الضغط]] و[[درجة حرارة|درجة الحرارة]] التي لا يوجد فيها فواصل واضحة بين [[حالة المادة|حالات المادة]]، (مثل فواصل بين الحالة السائلة، والحالة الصلبة، أو الحالة الغازية).
 
يوجد الماء في ثلاثة أطوار : السائل، والغازي في هيئة بخار، والصلب في هيئة الثلج. ومن المعهود لنا تواجد الماء في طورين في نفس الوقت :ماء وبخار، أو ماء وثلج. فمثلا عندما نسخن الماء فيتواجد الماء السائل والبخار. كذلك وجود الطورين ثلج وماء معهود لدينا عند انصهار الثلج.
 
في الشكل يمثل المحور الأفقي تغير [[درجة حرارة|درجة الحرارة]] والمحور الرأسي تغير [[ضغط|الضغط]] . نجد طبقا لهذا الشكل نقطة تسمى [[نقطة ثلاثية]] تتواجد فيها الثلاثة أطوار في نفس الوقت. أما ماعدا ذلك فيوجد طوران في نفس الوقت إما ثلج وماء أو ثلج وبخار أو بخار وماء. وتبين المنحنيات تغير درجة الحرارة وما يتبعها من تغير في الضغط بين كل طورين متلامسين (كل منحنى من تلك الثلاثة منحنيات تشكل توازن بين طورين). عند النقطة الثلاثية تتواجد الثلاثة أطوار في نفس الوقت في حالة [[توازن حراري|توازن]].
 
'''ما هي حالة التوازن ؟'''
عند خلط مزيح من مادتين وصهرهما سويا ثم تبريدهما يمكننا انتاج سبائك مختلفة بحسب نسبة وجود العنصر الأول في العنصر الثاني . وتتمثل تلك العملية في منحنى ''' [[نظام أصهري|النظام الأصهري]]''' أو ما يسمى
Eutectic '''نظام يوتكتي'''. وهو حالة من حالات التوازن [[طور (مادة)|الطوري]] لنظام مكون من عنصرين (على الأقل) في [[سبيكة]] متجانسة.
[[ملف:Eutectic system phase diagram-ar.svg|تصغير|350 بك|يسار|رسم بياني [[طور (مادة)|لأطوار]] خليط ثنائي من العنصرين A و B . ويستخدم الرسم لتصيور التركيب سهل الانصهار واعتماده على [[درجة حرارة|درجة الحرارة]] واختلاف نسب المادتين . ونقطة L هي '''نقطة يوتكتي '''؛ وتدل على أقل درجة حرارة ينصهر عندها المخلوط .]]
 
=== مخطط أطوار الحديد والكربون ===
 
يبين منحنى أطوار الحديد والكربون تكوّن العديد من سبائك الحديد تختلف فيما بينها باختلاف نسبة [[كربون|الكربون]] في الحديد و [[درجة حرارة|درجة الحرارة]] و طريقة المعاملة الحرارية حتى الوصول إلى درجة حرارة الغرفة أو [[تقسية|التقسية]]. مخطط الحديد والكربون من المخططات الهامة في تقنية الحديد الصلب والفولاذ حيث يتم تصنيع أنواع من الفولاذ تكون فيها نسبة الكربون أقل من 7% (أنظر [[صلب (سبيكة)|الفولاذ]]).
 
ويتسم مخطط الحديد والكربون [[نظام أصهري|بنقطتين يوتيكيتين]].
 
النقطة اليوتيكية الأولى في [[نظام أصهري]] للحديد والكربون هي أخفض درجة حرارة ينصهر عندها المزيج . فالنقطة تفصل بين الحالة السائلة (أعلى المنحنى) والحالة الصلبة (اسفل المنحنى). طبقا للرسم البياني لاطوار الحديد والكربون نجد نقطة يوتيكي الأولى عند درجة حرارة 1140 [[درجة حرارة مئوية|درجة مئوية]] ونسبة كربون مقدارها 2و4 % في الحديد.
 
[[ملف:Iron carbon phase diagram.svg|thumb|left|330px|منحنى أطوار الحديد والكربون, ويتبين منه سبيكة الأوستنيت (γ) المستقرة للفولاذ الكربوني.]]
{{توازن كيميائي}}
* [[حد طور]]
* [[سائل|حالة سائلة]]
* [[ميوعة فائقة]]
* [[تقطير]]
* [[كسر مولي|نسبة مولية]]
* [[رواية (تكنولوجيا)]]
* [[محلول]]