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Não é necessário supor que diagramas de fase existem apenas sistemas metal-metal; de fato,
diagramas de fase que são muito úteis no projeto e processamento de sistemas cerâmicos têm sido
experimetalmente determinados para um bom número destes materiais. Diagramas de fase
cerâmicos são discutidos na Seção 13.5.
Diagramas de fase também foram determinados para sistemas metálicos (bem como para
sistemas cerâmicos) contendo mais de 2 componentes; entretanto, sua representação e interpretação
pode ser excessivamente complexa. Por exemplo, um diagrama de fase composição-temperatura
ternário, ou tri-componente, em sua integridade é desenhado por um modelo tridimensional.
Descrição de características do diagrama ou modelo em 2 dimensões é possível mas algo difícil.
9.12 - A REGRA DE FASE DE GIBBS
A construção de diagramas bem como alguns dos princípios que governam as condições para
equilíbrios de fases são ditadas por lei da termodinâmica. Uma destas é a regra de fases de
Gibbs, proposta pelo físico do século XIX J. Willard Gibbs. Esta regra representa um critério para
o número de fases que coexistirão num sistema em equilíbrio e é expresso pela equação simples
P + F = C + N (9.13)
onde P é o número de fases presentes (o conceito de fase é discutido na Seção 9.3). O parâmetro
F é denominado o número de graus de liberdade ou o número de variáveis externamente
controladas (por exemplo, temperatura, pressão, composiçào) que devem ser especificadas para
definir completamente o estado do sistema. Ou, expresso de outra maneira, F é o número destas
variáveis que podem ser mudadas independentemente sem alterar o número de fases que coexistem
em equilíbrio. O parâmetro C na equação 9.13 representa o númerode componentes no sistema.
Componentes são normalmente elementos ou compostos estáveis e, no caso dos diagramas de
fases, são os materiais das 2 extremidades do eixo horizontal de composição (por exemplo H 2 O e
C 12 H 22 O 11 , e Cu e Ni para os diagramas de fase das Figuras 9.1 e 92a, respectivamente).
Finalmente, N na Equação 9.13 é o número de variáveis não-composicionais (por exemplo,
temperatura e pressão).
Demonstremos a regra de fases aplicando-a a diagramas de fase temperatura-composição
binários, especificamente sistema cobre-prata, Figura 9.6. De vez que a pressão é constante (1
atm), o parâmetro N é 1 - temperatura é a única variável não-composicional. Equação 9.13
agora toma a forma
P + F = C + 1 (9.14)
Além disso, o número de componentes C é 2 (isto é, Cu e Ag) e
ou
P + F = 2 + 1 = 3
F = 3 - P
Considere-se o caso dos campos monofásicos do diagrama de fases (por exemplo,
regiões de α, β e líquido). De vez que somente uma fase está presente, P = 1 e