diagramma a 2 componenti

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Rosa

2018-06-10 03:06

Scusate sto cercando disperatamente di commentare a parole mie questo grafico ma non capisco i perché dei cambiamenti di stato 

Al punto E non esiste liquido ma volevo scrivere cosa succede al punto 1 segnato in giallo e al punto 2 nel pallino giallo e non lo sto capendo.

In pratica sto mescolando due liquidi al diminuire della temperatura il solvente comincia a solidificare ? Cosa cambia tra la parte a destra e quella a sinistra?


Grazie mille

rps20180610_050539_448.jpg
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Fermio

2018-06-10 08:53

Punto 1) concentrazione a sinistra dell'eutettico. A partire dall'alto: miscibilità completa in fase liquida, inizio a raffreddare e arrivo sulla curva del liquidus, si iniziano a staccare i primi cristallini solidi di A puro. La soluzione si diluisce di A (che sta passando in fase solida) e si concentra di B. Scendo ancora con la temperatura e tracciando l'isoterma punto per punto, noto come ancora si stiano formando cristallini solidi di A puro e l'intersezione con la linea del liquidus si sposta sempre più verso destra, fino ad arrivare alla temperatura eutettica, in cui la soluzione liquida raggiunge la concentrazione eutettica. A questo punto, oltre ai cristallini solidi di A puro che si sono già formati, inizia a solidificare eutettico (una miscela intima di due fasi di A puro e B puro nelle stesse quantità in cui sono presenti in soluzione alla concentrazione E). Visto che adesso la composizione tra le due fasi è la stessa, la temperatura di congelamento resta costante, fino a che tutta la fase liquida non si sia solidificata in eutettico, che andrà a fare compagnia alla fase solida A puro già presente. Durante questo raffreddamento infatti non si forma altro A puro, né B puro. Quando tutto è in fase solida, se continuo a raffreddare. Punto 2) concentrazione eutettica. A partire dall'alto: raffreddo raffreddo fino ad arrivare direttamente alla Te, in cui inizia a solidificare direttamente eutettico a T=cost. Quando tutto il liquido si è trasformato in eutettico, continuo ad abbassare la temperatura e a raffreddare la fase solida. Punto 3) concentrazione a destra dell'eutettico. Stessa cosa del punto 1, solo che adesso a separarsi per primi non sono i cristallini di A puro, ma quelli di B puro, fino ad arrivare nuovamente alla concentrazione eutettica, in cui dal liquido rimasto inizia a staccarsi (in fase solida) eutettico.

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Rosa

2018-06-10 11:15

Sul web avevo cercato una spiegazione ma sono rimasta confusa, penso che la Prof.ssa anche qui confermi questa spiegazione?grazie mille

LuiCap

2018-06-10 11:29

La spiegazione di Fermio è ottima.

Il tuo problema Rosa è quello, senza offesa, di non saper leggere un grafico.

Prova a commentare con parole tue questo grafico senza andare a cercare la spiegazione in rete:

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Rosa

2018-06-10 11:57

Non mi offendo :-( ci proverò

Rosa

2018-06-10 12:51

Il grafico rappresenta anche i passaggi di stato: se parto da una quantità di gas quindi ho l’aeriforme sopra la temperatura critica e comincio a raffreddarlo finché diventa liquido arrivo alla temperatura di condensazione corrispondente a quella di ebollizione, in questo punto abbiamo il passaggio di stato quindi la temperatura resta costante, perché l’energia serve per rompere i legami ( non ricordo bene questa cosa è sbagliata?dal grafico mi sembra di capire che durante il passaggio di stato viene rimossa gradualmente energia) ; continuo a raffreddare fino a raggiungere il punto di congelamento, passaggio di stato, da liquido al solido quindi temperatura costante, se continuo a congelare mi rimane il solido. é sbagliato ?

LuiCap

2018-06-10 14:03

Più o meno.

- il grafico rappresenta come varia, a pressione costante, la temperatura di una sostanza allo stato aeriforme quando viene sottratta energia sotto forma di calore;

- durante i passaggi di stato la temperatura resta costante perché il calore sottratto serve per la formazione dei legami intermolecolari e non per la diminuzione dell'energia cinetica delle particelle della sostanza.

Ora prova a disegnare in scala:

- il grafico di raffreddamento di 0,5 mol di sostanza aeriforme

- il grafico di raffreddamento di 1 mol della stessa sostanza aeriforme

partendo dalla stessa temperatura iniziale e arrivando alla stessa temperatura finale.

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Fermio

2018-06-10 14:23

[Quote] se parto da una quantità di gas quindi ho l’aeriforme sopra la temperatura critica

Qui bisogna mettersi d'accordo sulle parole. In Italia, per folclore, al di sopra della temperatura critica il gas compresso non si trasforma in liquido. Al di sotto della temperatura critica chiamiamo gas vapore e la temperatura di passaggio di fase aeriforme <==> liquido si chiama temperatura di ebollizione o condensazione.

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LuiCap

2018-06-10 17:33

Hai ragione Fermio, non avevo fatto caso che nel grafico di raffreddamento che ho postato vi fosse scritto erroneamente gas al posto di aeriforme.

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Fermio

2018-06-10 18:16

Gli inglesi son pasticcioni e fanno di tutta l'erba un fascio asd

O forse è colpa della nostra lingua... sempre fin troppo elegante su tutto ahahah

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Rosa

2018-07-03 21:42

Prof.ssa non mi mangi, se ha tempo e modo magari potrebbe fugare anche questi miei dubbi, perché su questo grafico sto rimuginando abbastanza :-S


però mi sa che la prima lacuna è nel concetto di diagramma a 2 componenti: significa che mescolo A+ B per esempio H2O+ un liquido x ?

diagramma forum.jpg
diagramma forum.jpg

LuiCap

2018-07-03 22:39

Diagramma a due componenti significa che non hai a che fare con un componente puro, ma con una soluzione formata da due componenti.

In un diagramma a P= cost a due componenti in ascisse hai una doppia scala espressa in frazione molare: se X(A) = 0,8 X(B) sarà 0,2 perché X(A) + X(B) = 1.

A e B sono due composti chimici puri.

Il grafico che hai postato rappresenta come varia la temperatura di solidificazione delle varie soluzione di A+B completamente miscibili allo stato liquido, ma immiscibili allo stato solido.

Domani rispondo alla tua domanda, ma intanto tu pensa a come rispondere a queste domande:

1) Cosa rappresenta la curva che va da TA fino all'eutettico?

2) Cosa rappresenta la curva che va da TB fino all'eutettico?

3) Cosa rappresenta il punto 1?

4) Cosa rappresenta il punto 2?

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Rosa

2018-07-03 22:41

Grazie Prof :-) intanto penso e rielaboro

Rosa

2018-07-05 10:17

LuiCap ha scritto:

Diagramma a due componenti significa che non hai a che fare con un componente puro, ma con una soluzione formata da due componenti.

In un diagramma a P= cost a due componenti in ascisse hai una doppia scala espressa in frazione molare: se X(A) = 0,8 X(B) sarà 0,2 perché X(A) + X(B) = 1.

A e B sono due composti chimici puri.

Il grafico che hai postato rappresenta come varia la temperatura di solidificazione delle varie soluzione di A+B completamente miscibili allo stato liquido, ma immiscibili allo stato solido.

Domani rispondo alla tua domanda, ma intanto tu pensa a come rispondere a queste domande:

1) Cosa rappresenta la curva che va da TA fino all'eutettico?

2) Cosa rappresenta la curva che va da TB fino all'eutettico?

3) Cosa rappresenta il punto 1?

4) Cosa rappresenta il punto 2?

Ho provato a rispondere non ho scopiazzato dalla risposta di Fermio per allenarmi quindi non so se sia giusto

1) Cosa rappresenta la curva che va da TA fino all'eutettico?

La curva che va da TA fino a E rappresenta a pressione costante, dall’alto verso il basso al decrescere della temperatura la variazione della composizione della miscela 1: alla TA inizia la solidificazione, infatti si presentano le due fasi liquido- solido, si separa come solido puro il solvente A, intanto si arricchisce di B la miscela perché B è ancora in soluzione mentre A sta diventando ghiaccio.

2) Cosa rappresenta la curva che va da TB fino all'eutettico?

Rappresenta la situazione analoga alla 1) ma riferita al componente B, al contrario della prima quando B si solidifica, la miscela si arricchisce di A, impoverendosi di B.

3) Cosa rappresenta il punto 1?

Il punto di inizio della solidificazione per il componente A, esempio il ghiaccio.

4) Cosa rappresenta il punto 2?

Stessa cosa della 3) ma riferita al componente B, esempio il sale (?).

LuiCap

2018-07-05 11:26

No Rosa, il tuo problema è la lettura in generale di un grafico, non solo di questo a due componenti.

La variabile indipendente (la x) è la composizione della miscela, la variabile dipendente (la y) è la temperatura di soldificazione.

Quindi quello che hai scritto è tutto sbagliato.

Prima di sera provvedo.

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Rosa

2018-07-05 12:17

Perché avevo prima studiato le sbobinature della lezione riguardo al grafico prima di rispondere :-( e nonostante ciò lo sbaglio comunque, scusi Prof.Ma allora perché la prof a lezione disse che al punto 1 T1inizia la solidificazione?:-( E che la composizione della miscela varia? Perché ho scritto TA???! La prof.ssa a lezione diceva che a T1 inizia la solidificazione e ho imparato le sue parole. Non so perché ho scritto a TA :-(

Rosa

2018-07-05 13:28

mi sa che una lacuna è il punto di fusione (la definizione la so ma temo che sia a memoria): la prof quando ha parlato di questi grafici ha nominato spesso la temperatura di fusione ma io non capisco cosa c'entri perché la fusione? se sto parlando di solidificazione? Le cito un pezzo della mia sbobinatura:

"quando ho il solvente puro che ha questa temperatura di fusione ad A (o B) se mi muovo da sx a dx sto aggiungendo ad A un soluto B, quanto? Leggo sotto, oppure a B solvente puro se mi sposto da dx verso sx: a B sto aggiungendo il soluto che sta volta è A, ai due estremi ho i 2 solventi possibili, in mezzo ho la quantità di soluto che sto mettendo o a A o a B. Cosa succede alla temperatura di fusione del solvente puro? Si abbassa, in base all’abbassamento crioscopico

la separazione del solvente solido inizia a T minore nella soluzione che nel solvente puro, in base a

ΔTcr = Kcr m

Se metti tanto B si abbassa sempre di più la temperatura di inizio fusione, se ne metto poco di A si abbassa di meno, se ne metto di più si abbassa di più fino ad arrivare all’eutettico.


Le curve rappresentano gli equilibri del solido e del liquido; danno i punti di inizio solidificazione delle varie miscele; tali punti si abbassano con il crescere della quantità dell’altro componente (proprietà colligativa). Le curve rappresentano l’equilibrio del liquido con il solido.

LuiCap

2018-07-05 13:58

Rosa quando si ha davanti un grafico per prima cosa bisogna capire cosa rappresenta il grafico e solo dopo capire in quale modo va usato. Sono due cose diverse.

Partiamo dal

Significato del grafico

Eutettico_1.jpg
Eutettico_1.jpg

Il grafico mostra come varia a pressione costante la temperatura di solidificazione di diverse soluzione liquide formate da due componenti A e B entrambi liquidi e miscibili allo stato liquido ma immiscibili allo stato solido.

Il punto TA con ordinata XA = 1 è la temperatura di solidificazione del componente A(l) puro.

Il punto TB con ordinata XB = 1 è la temperatura di solidificazione del componente B(l) puro.

Il punto E con ordinata TE e ascissa XE è l'eutettico, cioè una soluzione liquida A(l) + B(l) avente la stessa composizione della miscela solida A(s) + B(s) (nel diagramma che ho disegnato si ha XA = 0,3 e XB = 0,7). Questo significa che se partiamo da una soluzione liquida a quella composizione ben definita essa solidifica alla temperatura TE; se invece partiamo da una miscela solida a quella composizione ben definita essa fonde alla temperatura TE. L'eutettico si comporta quindi come un composto puro il cui passaggio di stato da liquido a solido (solidificazione) avviene a temperatura costante chiamata temperatura di solidificazione, il cui valore numerico è uguale alla temperatura a cui avviene il passaggio di stato inverso da solido a liquido (fusione) alla temperatura costante chiamata temperatura di fusione.

Eutettico_2.jpg
Eutettico_2.jpg

La curva TA-E rappresenta la temperatura di solidificazione di soluzioni liquide A(l) + B(l) a diversa composizione. Essa diminuisce all'aumentare della frazione molare di B nella miscela liquida di partenza.

La curva TB-E rappresenta la temperatura di solidificazione di soluzioni liquide A(l) + B(l) a diversa composizione. Essa diminuisce all'aumentare della frazione molare di A nella miscela liquida di partenza.

Nell'area al di sopra delle due curve esistono solo soluzioni di A e B liquidi completamente miscibili tra loro.

Nell'area compresa tra i punti TA-TE-E esistono solo miscugli eterogenei formati da A(l)+B(l)+A(s).

Nell'area compresa tra i punti TB-TE-E esistono solo miscugli eterogenei formati da A(l)+B(l)+B(s).

Nell'area compresa tra i punti TE-E-XE-XA=1 esistono solo miscugli eterogenei solidi formati da E(s)+A(s).

Nell'area compresa tra i punti TE-E-XE-XB=1 esistono solo miscugli eterogenei solidi formati da E(s)+B(s).

Prima di passare all'uso del grafico devi digerire bene tutte queste cose.

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Rosa

2018-07-05 14:02

Sì grazie Prof.ssa infatti le devo digerire perché impararmi a memoria la sbobinatura non ha senso

LuiCap

2018-07-06 09:26

Nel post precedente mi sono dimenticata di dire che questo tipo di grafico viene costruito sperimentalmente preparando soluzioni liquide di A(l)+B(l) a diverse concentrazioni note e misurando di volta in volta la temperatura alla quale si iniziano a formare i primi cristalli. Si noterà che:

- tutte le soluzioni liquide aventi XA>alla frazione molare di A nell'eutettico inizieranno a solidificare ad una temperatura decrescente che va da TA a TE ottenendo così la curva TA-E;

- tutte le soluzioni liquide aventi XA<alla frazione molare di A nell'eutettico inizieranno a solidificare ad una temperatura crescente che va da E alla TB ottenendo così la curva E-TB;

- la soluzione liquida avente XA=alla frazione molare di A nell'eutettico inizierà a solidificare alla temperatura TE minore sia di TA, sia di TB.

Uso del grafico

Eutettico_3.jpg
Eutettico_3.jpg

Partiamo dal caso più semplice.

Il punto 3 rappresenta una una soluzione liquida avente la stessa concentrazione dell'eutettico che si legge proiettando il punto 3 sull'asse delle ascisse.

Raffreddando questa soluzione essa inizierà a solidificare alla temperatura TE che si legge proiettando il punto E sull'asse delle ordinate.

Il solido che si ottiene è costituito da cristalli di A e cristalli di B ed è un miscuglio eterogeneo perché A e B sono immiscibili allo stato solido.

Andando ad analizzare (non importa sapere in questa sede il metodo analitico che si utilizza) la composizione della miscela solida che si forma ci si accorge che le frazioni molari dei due componenti sono esattamente uguali a quelle della soluzione iniziale.

In altre parole la miscela eutettica solidifica a temperatura costante come se fosse un solido puro.

Eutettico_4.jpg
Eutettico_4.jpg

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Rosa

2018-07-06 09:38

Grazie mille devo studiarli bene

Ps Scusi che per sbaglio non avevo letto la mail che mi ha inviato per aiutarmi a tradurre il mio pdf

LuiCap

2018-07-09 19:52

Certo Rosa, nel punto 1 c'è una sola soluzione di A e B allo stato liquido!!!

Un grafico di questo tipo lo si ottiene con una soluzione di NaCl in acqua (lo spiego più avanti).

Una soluzione di acqua è zucchero non forma un eutettico.

[OT Appena riesco ti faccio anche il 3° Gruppo dei cationi].

Uso del grafico

Eutettico_5.jpg
Eutettico_5.jpg

Il punto 1 rappresenta una una soluzione liquida avente XA = 0,8 e XB = 0,2 che si legge proiettando il punto 1 sull'asse delle ascisse.

Raffreddando questa soluzione fino alla temperatura T1 (che si legge proiettando il punto 1 sull'asse delle ordinate) si formano i primi cristalli di A(s) all'interno di una soluzione A+B in equilibrio con i cristalli stessi. Questa soluzione ha una concentrazione di A minore di quella al punto 1, perché parte di A è diventato solido: si tratta perciò di un miscuglio eterogeneo slz+A(s), perciò il punto 1 si sposta in basso lungo la curva ed arriva al punto 1'.

Da questo miscuglio 1' si formano altri cristalli di A(s) alla temperatura T1' sempre in equilibrio con il proprio liquido e così via. Perciò il miscuglio eterogeneo che si forma sarà una soluzione sempre meno concentrata in A e più concentrata in B e con una quantità di cristalli di A(s) via via crescente.

Quando si arriva alla temperatura TE si formeranno sono cristalli di A e cristalli di B in un rapporto ben definito per ciascuna coppia di composti A-B chiamata "miscela eutettica" o "eutettico" (dal greco, letteralmente significa "facile da fondere";-). Questo è un punto di invarianza, per cui se si continua a sottrarre calore si ottiene la scomparsa della fase liquida con formazione dell'eutettico solido. L'eutettico non è una soluzione solida ma una miscela meccanica dei cristalli dei due componenti.

Un eutettico importante sotto il profilo tecnologico è la lega da saldatura, la cui composizione è 67% in peso di stagno (TF = 232°C) e 33% in peso di piombo (TF = 327°C), il cui punto di fusione è 183°C, minore a quello di entrambi i componenti.

Un altro è l'eutettico importante è quello formato da NaCl 23% in peso (TF = 801°C) e H2O 77% in peso (TF = 0°C) che fonde a -21,1°C. Quando in condizioni isoterme si aggiunge sale al ghiaccio (lo si fa, per esempio, sulle strade ghiacciate), se la temperatura è superiore a -21,1°C non si riesce a raggiungere la composizione eutettica, perciò la miscela fonde. In altre parole, spargendo sale sulla neve fresca appena caduta ad una temperatura prossima allo 0 la neve fonde e si forma una soluzione acquosa di NaCl che ha una temperatura di solidificazione minore di 0°C. Fino a quando la temperatura non si abbassa a -21,1°C questa miscela non solidifica. Ovviamente se si aggiunge una quantità di sale minore della temperatura eutettica la solidificazione avverrà ad una temperatura superiore a - 21,1°C.

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Rosa

2018-07-09 18:48

Ma quindi io nel grafico sto leggendo cosa accade al variare della temperatura a una sola soluzione liquida in cui ho messo sia A sia B liquidi? Un esempio pratico quale può essere? Una soluzione in cui metto una soluzione di NaCl e una di zucchero?

Rosa

2018-07-09 20:10

Grazie Prof non si preoccupi per il 3 gruppo! La domanda è banale ma l'altro pezzo di curva spezzata rappresenta una soluzione 2? Ma quindi perché mettere in 1 grafico solo quello che succede a 2 soluzioni? Oppure sono la stessa soluzione ma cambiano le concentrazioni ? So che son dubbi sciocchi ma son proprio fusa:-(

LuiCap

2018-07-09 21:18

Temo che tu non abbia capito. :-(

I punti che stanno sulla curva TB-E rappresentano le temperature di solidificazione di tutte le soluzioni in cui XA è minore della XA dell'eutettico.

I punti che stanno sulla curva TA-E rappresentano le temperature di solidificazione di tutte le soluzioni in cui XA è maggiore della XA dell'eutettico.

Quando devi usare il grafico ha perfettamente senso un grafico prendere come esempio due sole soluzioni:

- soluzione 1 con concentrazione a sinistra dell'eutettico;

- soluzione 2 con concentrazione a destra dell'eutettico.

Come fanno a essere la stessa soluzione se hanno concentrazioni diverse?!?!?!

Un gelato che ha l'80% di limone e il 20% di fragola come fa ad essere uguale ad un gelato che ha il 20% di limone e l'80% di fragola?!?!?!

Io ti ho spiegato cosa succede se si raffredda la soluzione 1, ma si comportano nello stesso modo tutte le soluzioni a sinistra dell'eutettico.

Prova tu a scrivere cosa succede quando si raffredda una soluzione 2.

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Rosa

2018-07-09 21:26

ah allora questo grafico è un esempio generale per tutte le soluzioni in cui A+B sono miscibili allo stato liquido


ok allora ci proverò a scrivere intanto mi ristudio il grafico perché capire fischi per fiaschi è ormai la norma per me :-(

Rosa

2018-07-11 18:57

LuiCap ha scritto:

La spiegazione di Fermio è ottima.

Il tuo problema Rosa è quello, senza offesa, di non saper leggere un grafico.

Prova a commentare con parole tue questo grafico senza andare a cercare la spiegazione in rete:

é la curva di raffreddamento dell'aeriforme, se sottraggo calore al gas, diminuisce la sua energia cinetica, la sua temperatura, sto raffreddando, finché non arrivo alla temperatura di condensazione che coincide con il punto di evaporazione; nel passaggio di stato T è costante perchè tutta l'energia assorbita (deltaH>0 no?) viene sfruttata per solo per convertire le molecole aeriformi in liquido. La temperatura rimane uguale fin quando il vapore non è passato tutto a liquido. Nella prima retta parallela all'ascissa ci sono i punti in cui coesistono le due fase, c'è un equilibrio termodinamico, ovvero un continuo flusso di particelle da una fase all'altra, il continuo movimento da una fase al'altra mi aumenta la temperatura del liquido, mentre diminuisce quella del gas fino a quando non raggiungono l'equilibrio termico che vedo nella retta. Poi raffreddo il liquido, raffreddo fino al passaggio di stato liquido-solido, raffreddo ancora ma poi che succede?

LuiCap

2018-07-11 22:53

é la curva di raffreddamento dell'aeriforme, se sottraggo calore al gas, diminuisce la sua energia cinetica, la sua temperatura, sto raffreddando, finché non arrivo alla temperatura di condensazione che coincide con il punto di evaporazione;

coincide con la sua temperatura di ebollizione. L'evaporazione si può avere a qualsiasi temperatura, l'ebollizione solo quando la pressione o tensione di vapore del liquido eguaglia la pressione atmosferica.

nel passaggio di stato T è costante perchè tutta l'energia assorbita (deltaH>0 no?) viene sfruttata per solo per convertire le molecole aeriformi in liquido.

in questo caso è un energia ceduta all'ambiente (ΔH<0) e viene usata per formare i legami intermolecolari nelle molecole del liquido.

La temperatura rimane uguale fin quando il vapore non è passato tutto a liquido. Nella prima retta parallela all'ascissa ci sono i punti in cui coesistono le due fase, c'è un equilibrio termodinamico, ovvero un continuo flusso di particelle da una fase all'altra, il continuo movimento da una fase al'altra mi aumenta la temperatura del liquido, mentre diminuisce quella del gas fino a quando non raggiungono l'equilibrio termico che vedo nella retta. Poi raffreddo il liquido, raffreddo fino al passaggio di stato liquido-solido, raffreddo ancora ma poi che succede?

Rimane solido!!! Puoi anche raffreddare fino allo 0 assoluto, ma se solido era, solido rimane. Conosci qualche altro stato di aggregazione della materia più solido di un solido?!?!

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Rosa

2018-07-11 23:11

Pensavo succedesse qualcosa tipo di superraffreddamento:-(

Rosa

2019-06-21 22:02

Scusi se riapro il post ma ho il dubbio sulla seguente definizione tratta dalla slide del docente

"Un eutettico è una miscela di sostanze solide a composizione definita in cui il punto di fusione è più basso di quello delle singole sostanze che lo compongono". Ma il prof invece a voce dice che l'eutettico è un liquido. Mi sto confondendo: il grafico a cui mi riferisco è quello della T in funzione della Composizione per determinare il punto di fusione.

Grazie