305 I fondamenti chimico-fisici delle operazioni unitarie: i diagrammi di fase 7.1 Capitolo 7 I DIAGRAMMI DI FASE DI SOSTANZE PURE: L ACQUA Nel Cap. 3 del volume I sono stati studiati i diagrammi di stato relativi a varie soluzioni solide, con particolare riferimento al diagramma ferro-carbonio. Lo studio consentì di mettere in relazione la composizione e la temperatura con la stabilità delle varie fasi solide e liquide delle leghe considerate. A questo scopo vennero introdotti i concetti di fase, varianza, linea di corrispondenza, curva del liquido, e applicati strumenti, come la regola delle fasi e la regola della leva, che sono di uso più generale. Infatti, i diagrammi di fase consentono di spiegare il comportamento di sostanze pure e di sistemi a più componenti quando si trovano in condizioni di equilibrio dinamico tra fasi diverse. E proprio alle condizioni di equilibrio dinamico tra fasi diverse fanno riferimento molte operazioni unitarie che si pongono l obiettivo di separare i componenti di miscugli, come, ad esempio, l evaporazione che verrà studiata nel prossimo capitolo. 7.1.1 I concetti fondamentali Il punto critico Il diagramma di stato dell acqua, o anche diagramma di fase, di cui in Fig. 7.1 è rappresentato un esempio, descrive le condizioni di stabilità degli stati di aggregazione dell acqua in funzione delle variabili di stato temperatura (sulle ascisse in scala proporzionale) e pressione (sulle ordinate in scala logaritmica). Sul grafico si distinguono, in primo luogo, i campi di esistenza della fase liquida, della fase vapore e delle diverse fasi solide in cui si può presentare il ghiaccio in funzione della pressione. Il diagramma di fase consente, una volta assegnate la temperatura e la pressione, di stabilire in quale stato di aggregazione si trova l acqua e, viceversa, stabilita una fase, quali sono i campi di temperatura e pressione di maggiore stabilità termodinamica. Sul grafico vengono evidenziati due punti notevoli, il punto triplo (PT) e il punto critico (PC). Il punto triplo indica quelle particolari condizioni di temperatura e pressione che determinano la coesistenza contemporanea delle tre fasi: solida, liquida e vapore. L altro punto notevole, il punto critico (PC), che è stato già introdotto nel § 10.4 del volume I, definisce la temperatura critica TC e la pressione critica PC.