Diagrammes binaires

Miscibilité totale à l'état solide

On prend l'exemple d'un mélange avec des composants dont les phases solides sont parfaitement miscibles pour illustrer notre propos[3].

La grandeur en ordonnée est la température thermodynamique. La grandeur portée en abscisse est la fraction molaire x(B) qui s'écrit alors ${\displaystyle x(B)=n(B)/(n(B)+n(A))}$. Plus on se déplace vers la droite, plus le mélange s'approche de B pur (x(A) = 0), plus on se déplace vers la gauche, plus on s'approche de A pur (x(B) = 0).

Il est important de noter la possibilité de travailler avec des fractions massiques.

Le diagramme est divisé en trois domaines : une phase liquide, une phase solide, et une phase où les deux états se mêlent. Le solidus marque l'apparition de la première goutte de liquide après augmentation de la température. Le liquidus marque l'apparition du premier cristal de solide après refroidissement.

On prend un point M qui représente un mélange où les phases liquide et solide coexistent. Projeter M sur l'axe des abscisses nous donne la fraction molaire de B au point M. On imagine ensuite une droite parallèle à celle des abscisses passant par M, croisant le solidus au point S et le liquidus au point L. Leurs projetés respectifs donnent la fraction molaire de B en phase solide et liquide.

On expose alors le théorème des moments :

Pour un système diphasé soit ${\displaystyle n^{l}}$ la quantité de matière de la phase liquide et ${\displaystyle n^{s}}$la quantité de matière de la phase solide, alors

${\displaystyle n^{l}.ML=n^{s}.MS}$