p-V-T-Diagramm

p-V-T-Diagramm eines Reinstoffes

Ein p-V-T-Diagramm ist in der Physikalischen Chemie die dreidimensionale Darstellung der Phasengrenzen eines Stoffes oder eines Stoffgemisches in Abhängigkeit von den drei Variablen Druck (p), Volumen (V) und Temperatur (T).

Gemäß der Gibbschen Phasenregel hat ein reines Fluid beziehungsweise ein Fluidgemisch mit konstanter Zusammensetzung zwei Freiheitsgrade. Daraus folgt, eine gleich bleibende Stoffmenge vorausgesetzt, dass in der Funktion p = p(V,T) der Druck p eindeutig durch das Volumen V und die Temperatur T beschrieben wird.

Trägt man diesen Zusammenhang in ein dreidimensionales Diagramm ein, so entsteht ein p-V-T-Diagramm wie als Beispiel rechts dargestellt.

Man kann diese Oberfläche in die p-V-Ebene oder die p-T-Ebene projizieren, wobei man das Ergebnis dieser Projektion in der Folge p-V-Diagramm oder p-T-Diagramm nennt. Hierbei ist der Druck p die Ordinate, das Volumen V bzw. die Temperatur T die Abszisse. Die jeweils dritte Größe muss als Isotherme bzw. Isochore gewählt werden und bestimmt damit den Verlauf des Graphen.

In dieses Diagramm werden häufig auch die Grenzen der Aggregatzustände „fest“, „flüssig“ und „gasförmig“ beziehungsweise die einzelnen Phasen des Fluids eingetragen. Es handelt sich daher bei einem p-V-T-Diagramm und dessen Projektionen um verschiedene Formen eines Phasendiagramms.

Verwendet man anstatt des Volumens V das spezifische Volumen v, so spricht man auch von einem p-v-T-Diagramm, wobei die Forderung nach einer gleich bleibenden Stoffmenge bzw. Masse in diesem bereits integriert ist und daher nicht gesondert erhoben werden muss.