Vaihekaaviot ovat olennaisia välineitä materiaalitieteessä ja kemiassa, mikä kuvaa monikomponenttijärjestelmien eri vaiheiden vakautta. Tarkkojen vaihekaavioiden rakenne vaatii peruslaskelmia, jotka määrittävät vaihetasapainon ja koostumuksen erilaisissa olosuhteissa.

Ymmärtäminen Vaihe tasapaino

Vaihe tasapainokuvaa vakaat vaiheet tietyissä lämpö-, paine- ja koostumusolosuhteissa. Laskelmissa Gibbs on vapaa energia minimointi tunnistaa vakaimmat vaihe kokoonpanot.

Gibbsin vapaan energian laskeminen

Kunkin vaiheen Gibbs-vapaa energia (G) lasketaan termodynaamisilla tiedoilla. Monikomponenttijärjestelmissä kokonais G on lämpötilan, paineen ja koostumuksen funktio. Yleisenä muotona on:

]G = Σ x[i G[]i[[[]]

jossa x[i on moolifraktio ja Gi on osan i Gibbsin vapaa energia.

Muodostetaan vaihekaavioita

Muodostaa vaihekaavioita lasketaan vaiherajat ratkaisemalla tasapaino-olosuhteet. Tähän kuuluvat tyypillisesti:

  • Lasketaan Gibbsin vapaat energiat kaikkiin mahdollisiin vaiheisiin.
  • Soveltaminen yhteinen tangentti tai tangentti taso menetelmiä löytää rinnakkaiselon pistettä.
  • Vakaiden vaiheiden kartoitus eri kokoonpanoissa ja lämpötiloissa.

Numeerinen menetelmiä ja ohjelmistotyökaluja käytetään usein näiden laskelmien tehokkaaseen suorittamiseen, erityisesti monimutkaisissa monikomponenttijärjestelmissä.