3.1 Gli equilibri di fase e i diagrammi di stato

61 le basi chimico-fisiche delle operazioni unitarie: diagrammi di stato e materiali 3.1 Capitolo 3 Gli equilibri di fase e i diaGrammi di stato Nel corso di chimica generale sono stati studiati i passaggi di stato di sostanze pure e sono stati sottolineati alcuni aspetti di notevole importanza: n durante i passaggi di stato la temperatura si mantiene costante; n durante i passaggi di stato viene comunque messa in gioco energia; n la densità varia in particolare misura durante l evaporazione-condensazione. Una prova che evidenzia questi fatti è la semplice curva sperimentale che mostra la variazione di temperatura nel tempo quando la sostanza è sottoposta a riscaldamento (o raffreddamento). Incontreremo spesso nel nostro corso di studi operazioni che coinvolgono passaggi di stato. Spesso queste operazioni riguarderanno miscele liquide o soluzioni solide che si comportano in maniera decisamente differente rispetto alle singole sostanze. Lo studio delle leghe ferro-carbonio, che sono delle soluzioni solide, ci dà l opportunità di iniziare a studiare alcuni aspetti degli equilibri fisici, introducendo i diagrammi di stato, che ne rappresentano gli aspetti essenziali e forniscono le informazioni principali. 3.1.1 Vocabolario di base Prima di proseguire è opportuno riprendere alcune importanti definizioni di base che saranno messe in relazione con gli argomenti trattati. Innanzitutto, con il termine sostanza si indica qualunque porzione di materia in cui è presente un solo individuo chimico. Le sostanze possono essere suddivise in elementi, se sono costituiti da atomi dello stesso tipo, e composti, se sono presenti atomi di natura diversa. Il ferro, il carbonio, il rame etc. sono elementi, mentre ad esempio la cementite è un composto (in particolare un composto intermetallico di composizione Fe3C). Definiamo fase una porzione di materia fisicamente distinguibile che presenta caratteristiche uniformi, in ogni suo punto, relativamente a densità, temperatura, composizione chimica e ogni altra proprietà intensiva, la cui entità non dipende dalla quantità di materia. 03a CAPITOLO_059-070.indd 61 27/04/12 11.29

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