Este documento describe los diagramas de fases y sus conceptos clave. Explica que los diagramas de fases muestran la relación entre la microestructura, propiedades y composición de una aleación a diferentes temperaturas. También cubre conceptos como componentes, sistemas, disoluciones sólidas, límites de solubilidad, fases, equilibrio de fases y cómo interpretar diagramas de fases binarios.
en el diagrama de fases se hablara de la definicion, la regla de las fases de Gibbs, sistema binarios isomoros, la regla de palanca, curvas de enfriamientos y se planteara unos ejercicios con su respectiva solucion
en el diagrama de fases se hablara de la definicion, la regla de las fases de Gibbs, sistema binarios isomoros, la regla de palanca, curvas de enfriamientos y se planteara unos ejercicios con su respectiva solucion
Estudio de los conceptos:
Regla de las Fases de Gibbs
Grados de Libertad
Presión de Vapor
Fluido Supercrítico
Equilibrio Líquido Vapor
Ley de Raoult
Ecuación de Antoine
Punto de Rocío
Punto de Burbuja
Platos teóricos
Azeótropo
Existen tratamientos en caliente y tratamientos en frío en los metales cuya función es aprovechar su maleabilidad para procesos de fabricación. Sin embargo cada proceso térmico tiene sus ventajas y desventajas.
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1. Instituto Universitario Politécnico.
«Santiago Mariño»
Extensión- Porlamar.
Diagramas de fases
Realizado por:
Rivas Nesmarly
Ing. Química Cód. 49º.
Operaciones Unitarias II.
Porlamar, Agosto de 2015.
2. Diagramas de fases:
• Relacionan su microestructuras y propiedades
mecánicas.
• El desarrollo de microestructuras de una
aleación está relacionado con las características
de su diagrama de fase.
• Aportan excelente información sobre la fusión, el
moldeo, la cristalización y otros fenómenos.
3. Conceptos básicos:
Para interpretar y utilizar diagramas de fases, se debe tener presente los siguientes
conceptos:
• Componente: Basado en un metal y/o compuestos que forma parte de una aleación.
• Sistema: cuerpo especifico de un material considerado; y por otro lado se relaciona con
una serie de posibles aleaciones consistente en los mismos componentes.
• Disolución solida: átomos de dos tipos, cuyos átomos del soluto se posicionan en la red
del disolvente, y mantienen la estructura cristalina.
4. Limite de solubilidad:
La concentración máxima de átomos de
soluto que se disuelven en el disolvente
para formar una solución solida: es el
limite de solubilidad.
El sistema agua- azúcar (C12,H22,O11-
H2O), es un ejemplo común de esta
representación, donde el limite de
solubilidad del azúcar depende de la
temperatura del agua, y expresa que de
acuerdo a la variación de la
temperatura este incrementara.
5. Fases:
Proporción homogénea de un sistema que posee características químicas y físicas
uniformes. Un material puro, un liquido, solido o una disolución gaseosa son considerados
fases.
Cuando en un sistema existen dos fases no expresa que deben existir distintas propiedades;
tal caso existe cuando en un vaso hay hielo y agua.
6. Equilibrio de fase
El equilibrio se describe en términos de
una función termodinámica denominada
energía libre. Esta energía depende de la
energía interna de un sistema o entropía.
Un sistema esta en el equilibrio si la
energía libre es mínima en las condiciones
especificas de la temperatura, presión y
composición.
El equilibrio de fase es muy usado en el
contexto de disolución, se refiere al
equilibrio aplicado al sistema de mas de
una fase, se traduce como una constante,
a lo largo del tiempo, de las características
del sistema.
7. Diagramas de equilibrios de fases:
La mayor parte de la información sobre el
control de la microestructura o estructura de
las fases, se recopila en los llamados
diagramas de fases o de equilibrio.
• Expresan transformación de fases.
• Originan microestructuras de acuerdo a
la modificación de la temperatura.
• Aparición o desaparición de fases.
Los diagramas de equilibrio de fases representan la relación entre la estructura y la
composición y la cantidad de fase en equilibrio. Existen diversos diagramas, pero la
temperatura y la presión son los parámetros variables de las aleaciones binarias: la que
contiene dos componentes. Si hay mas componentes el diagrama se complica y su
representación es mas difícil.
8. Sistemas isomorfos binarios:
Existe solubilidad completa de los dos
componentes en estado liquido y solido. La
presión se mantiene constante, generalmente
a 1atm y sus parámetros variables son la
temperatura y la composición.
Se determinan las fases que conforman el
sistema, trazando una serie de rectas
horizontales que pasan por las variables del
sistema y obtiene las dos líneas que definen
el campo en dos fases.
9. Regla de fases de Gibbs:
La ecuación de Gibbs tiene como objetivo determinar
el numero de fases en equilibrio presentes en un
sistema.
𝐹 + 𝑁 = 𝐶 + 2
F: numero de fases presente en el punto
de análisis
N: grado de libertad, numero de
variables que se pueden modificar sin
que varíen las fases del sistema.
C: numero de componentes del sistema.
10. Regla de la palanca:
Es el método que determina el porcentaje en peso de las fases "sólida y líquida" también
"solida y solida" , presentes en una aleación de una concentración bajo una determinada
temperatura.
• En región de una fase, la cantidad de la fase simple es 100%.
• En región bifásica, se deberá calcular la cantidad de cada fase.
Para calcular las cantidades de liquido y
solido, se construye una palanca sobre la
isoterma con su punto de apoyo en la
composición original de la aleación. El brazo
de la palanca opuesto a la composición de la
fase cuya cantidad se calcula se divide por la
longitud total de la palanca y se obtiene dicha
fase.
% peso para fase liquida
% peso para fase solida
11. Interpretación de los diagramas de
fases:
1. Fases presentes: se localiza en el
diagrama el punto definido por la
temperatura y la composición y se
identifican las fases presentes en este
campo.
2. Determinación de composición de las
fases: consiste en determinar el punto
temperatura-composición en el diagrama
de fases, para la región mono y bifásica se
utilizan distintos métodos.
• Monofásica: la composición de la fase coincide
con la composición total de la aleación.
• Bifásica: se trazan líneas horizontales, para así
delimitar los extremos conocidas como isoterma.
12. Interpretación de los diagramas de
fases:
3. Determinación de la cantidad de
fase: la cantidad relativa como
fracción o porcentaje, de las fases
presente en el equilibrio se puede
calcular mediante este tipo de
diagramas. Las situaciones mono y
bifásica se logran separar
nuevamente.
• Monofásica: presenta una sola fase es
decir, la fracción es 1,0 o el porcentaje es
100%.
• Bifásica: el proceso es mas complejo, por
lo que se aplica la regla de reparto o
isoterma o el método de la palanca.
13. Los equilibrios de fase y sus respectivos diagramas de
fase en sus diversos sistemas tienen aplicaciones
importantes en química, geología y ciencia de los
materiales. Del mismo, los diagramas de fases son de
gran importancia pues apoyan, entre otros, estudios de
solidificación, microestructura, metalurgia, física y el
"diseño de nuevos materiales".