Diagramas de fases - ingeniería ciclo básico

Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria
Universidad Nacional Experimental Rafael María Baralt
Programa: Ingeniería y tecnología
Proyecto: Ingeniería de Gas
Asignatura: Ciencia de los materiales
Profesor: Roger Chirinos
Diagramas de fases
Integrantes:
Martínez Gerardo 21.211.159
Colina Alexis
21.211.379
Daboin Jeannaly 21.428.522
Rivera Emili
21.429.623
Gutierrez Angely 23.882.902
Esquema
INTRODUCCIÓN.
 Diagrama de fase.

Definición.

Características.
 Diagrama de fases isomorfos.
 Diagrama de fase eutécticos.
 Composición de cada fase.
 Regla de la palanca.
 Diagrama de equilibrio estructura interna.
CONCLUSION.
INTRODUCCION
Para dar comienzo damos referencia sobre el Diagrama de Fase que es un
producto del equilibrio energético en el proceso de cambiar una fase de la
muestra o el proceso de cambiar de estado de cada sustancia involucrada
donde básicamente es la combinación de muchos de los materiales sólidos
que son un conjunto de estructuras con propiedades físicas que son útiles para
nuestro entorno y nos ayudan a formar parte en la función de una composición
y sirven para el estudio de soluciones a diferentes composiciones en diferentes
temperaturas.
´
DIAGRAMA DE FASES.
Los materiales en estado sólido pueden estar formados por varias fases. La
combinación de estas fases define muchas propiedades que tendrá el material.
Por esta razón, se hace necesario tener una herramienta teórica que permita
describir las fases que estarán presentes en el material. Esa herramienta
teórica se llama “Diagrama de fase” que podemos definir desde el punto de
vista micro estructural a una fase como parte homogénea de un material que
difiere en composición, estado o estructura.
En el caso del agua pura, tenemos tres fases. Representamos su diagrama.
En el caso de la congelación del agua (procese del hielo) tenemos dos fases
a 0ºC, la líquida y la sólida.
Tenemos tres líneas importantes en este diagrama.
1º Línea de Solidificación.
2º Línea de Vaporación.
3º Línea de Sublimación.
Y la unión de las tres creas este punto mágico donde coexisten las tres
fases. Se le denomina punto triple.
Pero si el punto es mágico, más lo es el propio diagrama.
Las fases solidas en un material tienen las siguientes características:
Los átomos que forman la fase tienen la misma estructura o arreglo
atómico
La fase tiene la misma composición química en todo su volumen.
Presentan las mismas propiedades físicas.
Posee una interface definida con su entorno.
Diagrama de fases binario (Isomorfos)
Para definir una isoterma del porcentaje en peso de cada elemento,
representada en la imagen por el segmento L-S. Esta línea se traza
horizontalmente desde la temperatura de composición de una fase hasta la otra
(en este caso desde el líquido al sólido). El porcentaje en peso del elemento B
en el líquido viene dado por wl y en el sólido por ws. El porcentaje de sólido y
líquido puede ser calculado usando las siguientes ecuaciones, que constituyen
la regla de la palanca:
% peso de la fase sólida
% peso de la fase líquida
Donde wo es el porcentaje en peso del elemento B en el sistema.
Diagrama binario con fases sólida y líquida,
con la representación de la isoterma (LS).
Diagrama de fase eutécticas.
La composición eutéctica presenta el punto de solidificación más bajo de
todo el sistema y por lo tanto la temperatura eutéctica es la temperatura más
baja a la cual puede existir alguna porción de fase liquida. Si prosigue el
enfriamiento a partir de este punto, todo el liquido que quede (que tendrá
composición eutéctica) solidifica formando simultáneamente las dos posibles
fases solidas, α y β.
Se da la circunstancia de que para una determinada composición existe una
estabilidad asombrosa en estado líquido y por tanto se "retarda" el proceso de
solidificación.
Veamos esto en un diagrama
Si el componente es puro (a la izquierda del diagrama), la temperatura de
fusión (TA) es aprox 1380ºC.
Para B puro (a la derecha del diagrama) la fusión tiene lugar a 1485ºC.
Si añadimos algo de B a A, por ejemplo, un 20% ( flecha roja) la
temperatura de fusión (cristalización) se acerca a los 1360ºC. Hemos
conseguido reducir la temperatura a la que empieza la solidificación
Para una mezcla de 60% (flecha azul) en B, tenemos un proceso parecido.
Cuando la concentración, para esta aleación, es del 50%, tenemos la
temperatura más baja, dando lugar al punto Eutéctico.
Composición de cada fase.
Cada fase tiene una composición expresada en porcentaje en peso (% en
peso). Cuando en la aleación está presente una sola fase, su composición es
igual a la de la aleación, y si se modifica la composición original de la aleación
se modifica entonces la composición de la fase.
Sin embargo, cuando coexisten dos fases como liquido y sólido, sus
composiciones diferirán entre sí como de la composición general original. Si
esta cambia ligeramente, la composición de las dos fases no se afectará,
siempre que la temperatura se conserve constante. Esta diferencia queda
explicada por la regla de fases de Gibbs.
Regla de la palanca.
Es una herramienta para determinar el porcentaje en peso de cada fase en
un diagrama de fases binario. Se usa para determinar el porcentaje en peso de
las fases líquida y sólida de un sistema binario composición-temperatura
entre líquido y sólido.
En regiones de una sola fase, la cantidad de la fase simple es 100%. En
regiones Bifásicas, sin embargo, se deberá calcular la cantidad de cada fase.
Una técnica es hacer un balance de materiales.
Se puede utilizar la regla de la palanca en cualquier región bifásica de un
diagrama de fases binario. En regiones de una fase no se usa el cálculo de la
regla de la palanca puesto que la respuesta es obvia (existe un 100% de dicha
fase presente).
Diagramas de Fase de Equilibrio.
Los diagramas de equilibrio de fase son mapas (por ejemplo, en el espacio
temperatura-presión o temperatura-composición) de las fases estables de un
material en función de las condiciones de P, T y composición.
Ejemplo diagrama de fase (Agua).
CONCLUSION
Finalmente de lo expuesto anteriormente hemos llegado a la conclusión de
que el Diagrama de Fase es de gran importancia ya que mediante el
encontramos los diferentes tipos de estados de un material que son sistemas
que van en función de todas las fases de cambios que
representan
determinadas condiciones de presión, temperatura y composición que a partir
de estos diagramas podemos obtener informaciones rápidamente de cual
podemos obtener satisfactorios resultados que van en función de los equilibrios
de este sistemas en composición de su fase.