¿Es la presión en un diagrama de fase PT la presión ejercida sobre la sustancia o la presión que ejerce la sustancia, o algo más?

¡Siempre es bueno ver a la gente pensar cuidadosamente sobre las cosas! ¡Pero mi experiencia es que podemos quedar atrapados pensando demasiado en las cosas! Así que voy a poner esto en una forma larga y sin aliento para que quede claro que la respuesta es uno de esos casos ‘obvio cuando lo piensas de cierta manera’. ¡Tengan paciencia conmigo!

Considere un pequeño cuadrado en el límite entre su sustancia y su entorno. Llamemos a ese trozo de material A. Llame a la parte del medio ambiente en contacto con B. La tercera ley de Newton nos recuerda que si A ejerce una fuerza sobre B, entonces B ejerce una fuerza igual y opuesta sobre A. La presión = fuerza / área.

Pero es el mismo cuadrado, por lo que las áreas son las mismas, la fuerza es la misma, por lo tanto, las presiones son las mismas.

¡Las dos presiones de las que se está preguntando son, y deben ser, idénticas! Un poco ordenado cuando lo ves.

En cuanto a los gases frente a los sólidos, pensar nuevamente en las fuerzas debería ayudarlo a ver que un sólido ciertamente puede ejercer una fuerza tan grande como un gas => una presión tan grande (¡o mayor!). El mecanismo puede ser (o parecer) diferente, y eso puede confundirte. ¡Pero la presión puede tener tantas formas diferentes como la fuerza puede tener!

Ambos. En equilibrio.

El diagrama de fase traza la fase de una muestra pura de una sustancia específica a cada temperatura y presión, en equilibrio, lo que significa que la energía y la presión se distribuyen por todo el sistema. Un punto en una línea indica que ambos estados de la sustancia existen en equilibrio. Notablemente, en el punto triple del agua, los tres estados coexisten a esa temperatura y presión particulares.

Cuando la presión ejercida sobre la sustancia es mayor que la presión que ejerce la sustancia, la sustancia ejercerá más presión hasta que la presión que ejerza sea igual a la presión ejercida sobre ella, para lograr el equilibrio. Del mismo modo para el caso inverso.

Por ejemplo, cuando empuja (ejerce una fuerza) una jeringa llena de dióxido de carbono, ejerce una mayor presión sobre el gas, el gas se comprime y, a su vez, ejerce más presión sobre la jeringa, hasta que sea igual a la presión que ejerce. Si la presión y la temperatura permanecen en la región de gas en el diagrama de fase, seguirá siendo un gas. (Tenga en cuenta que la presión que ejerció depende de la presión atmosférica, el área del cilindro y la cantidad de fuerza que empuja o tira).

El mismo principio funciona para el líquido. Podría argumentar que los líquidos no se pueden comprimir. Aquí usamos el agua como ejemplo. No importa cuán fuerte empuje una jeringa (perfecta), que ejerce una presión mayor sobre el líquido, el líquido no disminuye en volumen. Pero luego, el líquido ejerce una presión mayor, que es igual a la presión que ejerció sobre el líquido. El líquido no cambia su estado (a menos que esté hablando de una presión muy grande), de acuerdo con el diagrama de fases.

Por otro lado, cuando tira de la jeringa, el líquido no cambia su estado hasta que la cantidad de presión ejercida por la jeringa es tan baja que parte del líquido se evapora o hierve. Parte de la sustancia permanecerá en forma líquida. Si mide la temperatura y la presión del agua en ambos estados, se encuentra en la línea. La presión se refiere a las tres presiones ejercidas por la jeringa, la presión ejercida por el vapor de agua y la presión ejercida por el agua líquida.

Los sólidos son un poco más complicados, ya que no puedes llenar completamente un espacio con sólidos, que tiene una forma fija. Sin embargo, podemos suponer que un gas inerte impregna el sistema con el sólido. Entonces ahora tiene una jeringa con un sólido lleno de un gas inerte. En equilibrio, la presión ejercida por la jeringa es igual a la presión ejercida por el gas y es igual a la presión ejercida por el sólido. Tire de la jeringa lo suficientemente fuerte, el sólido se derretirá o vaporizará, una vez más, de acuerdo con el diagrama de fases.

Presión ejercida sobre la sustancia por el entorno circundante.

More Interesting

Si una centrífuga que gira en sentido horario se coloca en el centro de otra centrífuga que gira en sentido antihorario, ¿alguien en la centrífuga interior todavía sentiría la fuerza centrífuga? Si la fuerza centrífuga todavía existe, ¿existirá el efecto Coriolis?

Si un astronauta estuviera flotando en el espacio a una velocidad de 17000 mph, ¿cuánto tiempo le tomaría detenerse?

Si el espacio es finito y tiene 150 mil millones de años luz de ancho, ¿a qué distancia estamos ahora del borde del armario?

¿A dónde va el calor y la luz producidos por las estrellas?

¿Por qué querría uno usar un ciclo termodinámico distinto del ciclo de Carnot?

¿Cuáles son algunos ejemplos concretos de transiciones de fase en las leyes de escala de potencia?

¿Los reactores nucleares funcionarán en el espacio (por ejemplo, ISS)? En caso afirmativo, ¿cómo sería diferente?

¿Cuál es una razón intuitiva de por qué la derivada de la energía esperada con respecto a la temperatura inversa es la negativa de la varianza de la energía?

¿Podría hacer un acelerador de partículas?

¿Por qué el agua, un líquido, se siente como un sólido cuando se golpea a gran velocidad? ¿Pasa algo a nivel molecular? ¿Cómo se relaciona esto con la física?

¿Cómo enfrentan los físicos las condiciones del movimiento perpetuo? ¿Qué teorías o conclusiones han sacado hasta ahora?

¿Existe alguna relación entre el par y la energía, debido a que ambos tienen las mismas unidades SI?

¿Por qué todos los instrumentos de medición siguen la distribución gaussiana? ¿Cuál es la prueba de que todos los valores medidos lo siguen?

¿Cómo se mueve la luz en forma de onda sin ninguna referencia? ¿Cómo sabrá cada fotón cómo se moverán juntos como una onda sin referencia?

¿Por qué hay agujeros a través de la parte macho de un enchufe eléctrico de EE. UU.?