« Diagramme de phase » : différence entre les versions

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{{Confusion|texte=Ne pas confondre avec le diagramme d’un [[portrait de phase]]}}
Un '''diagramme de phase''', ou '''diagramme de phases''', est une [[représentation graphique]] utilisée en [[thermodynamique]], généralement à deux ou trois [[dimension]]sdimensions, représentant les domaines de l'état [[physique]] (ou [[Phase (thermodynamique)|phase]]<ref group=note>En [[physique]], on appelle '''phase''' un corps pur ou un mélange homogène de corps purs qui est dans un état (gazeux, liquide, solide amorphe, solide cristallisé selon telle ou telle forme) donné.</ref>) d'un système ([[corps pur]] ou mélange de corps purs), en fonction de variables, choisies pour faciliter la compréhension des phénomènes étudiés.
 
Les diagrammes les plus simples concernent un corps pur avec pour variables la [[température]] et la [[pression]] ; les autres variables souvent utilisées sont l'[[enthalpie]], l'[[Entropie (thermodynamique)|entropie]], le [[volume massique]], ainsi que la [[Concentration molaire|concentration]] en masse ou en volume d'un des corps purs constituant un mélange.
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Lorsque le système étudié est un mélange de ''n'' corps purs, son état physique est défini par les ''(n-1)'' proportions indépendantes de ses composants, ainsi que par la température et la pression. Ainsi, un diagramme à deux variables ne peut donc être établi qu'en fixant ''(n-1)'' variables du système.
 
C'est un diagramme associé à un équilibre, qui ne permet pas de décrire un système dans un état [[métastabilité|métastable]] comme l'eau liquide à une température inférieure à {{tmp|0|°C}} sous la pression atmosphérique normale ([[surfusion]]). Début 2009, tous les diagrammes de phases des éléments simples légers étaient établis sauf celui du bore, qui devrait être rapidement disponible à la suite de la synthèse réussie d'une nouvelle forme de bore dite « bore gamma » (partiellement ionique, mais forme la plus dure et dense du bore)<ref>{{Article |langue=en |auteur1=A. Oganov |et al.=oui |titre=Boron charged under pressure |périodique=Nature |numéro=457|pages= 800–801 |date=2009 |doi=10;.1038/nature07736 |url=http://www.nature.com/nature/journal/v457/n7231/full/457800a.html }}.</ref>
 
== Diagramme d'un corps pur ==
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=== Remarques ===
Un corps pur placé au contact de l'atmosphère n'est pas un système constitué d'un seul corps pur car il faut prendre en compte les gaz de l'air. Cela explique, par exemple, que l'eau coexiste habituellement à l'état liquide et à l'état de vapeur à la température ambiante, très éloignée de sa température d'ébullition ({{tmp|100|°C}} à la pression atmosphérique normale). En effet la [[pression partielle]] de vapeur d'eau est alors très inférieure à la pression atmosphérique. La pression de vapeur d'eau, appelée pression de vapeur saturante, de l'ordre de {{unité|0.006|atm}} à {{tmp|0|°C}}, augmente progressivement jusqu'à {{tmp|100|°C}} où elle atteint {{uniténobr|1| atm}}. À ce stade, la pression atmosphérique de l'air ne joue plus son rôle de ''couvercle'' et les molécules d'eau s'échappent brutalement du milieu, au cours du phénomène d'[[ébullition]]. Si l'on abaisse la pression de l'air par une pompe à vide, l'ébullition de l'eau peut même se produire à une température plus basse que la température ambiante.
 
D'autre part, à l'état solide, un corps peut parfois prendre plusieurs formes de cristallisation, selon le domaine de pression et de température. Chaque forme de cristallisation constitue ainsi une phase différente, ce qui permet de tracer un diagramme de phases.
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* les [[péritectoïde]]s : il y a une transformation ''solide'' A&nbsp;→ ''solide'' B&nbsp;+ ''solide'' C à température constante.
 
On parle d'un [[point de fusion congruent|composé défini à fusion congruente]] quand la fusion de ce composé défini, même [[fusion partielle|partielle]], mène à un liquide de même composition (il n'y a pas d'exemple sur la figure ci -dessus).
 
== Établissement d'un diagramme de phase ==
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=== Bibliographie ===
* {{Article| langue=en| titre=Phase diagrams—Why they matter and how to predict them| auteur1=Pin Yu Ch2w| auteur1auteur2=Aleks Reinhardta| périodique=[[The Journal of Chemical Physics]]| volume=158| numéro=3| numéro article=030902| date=2023| doi=10.1063/5.0131028| accès doi=libre| consulté le=22 janvier 2023}}
 
=== Articles connexes ===
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