Aplicaciones De Clapeyron

Tema 3.- Problemas de Líquidos y Sólidos

Problema 1 El nitrógeno líquido es un refrigerante muy útil para los experimentos a baja temperatura. Su punto de ebullición normal es -195,8 ºC y supresión de vapor a -200,9 ºC es 400 Torr. El nitrógeno líquido puede enfriarse haciendo vacío a fin de reducir la presión sobre el líquido. Si regulamos la presión a 30 Torr ¿Qué valor de temperatura sealcanzará cuando el nitrógeno entre en ebullición en esas condiciones? Teb (1 atm) = -195.8 °C ⇒ Pvap (-195.8 °C) = 1atm 760 Torr Pvap (-200.9 °C) = 400 Torr. Teb (30 Torr) = ? La ecuación de Clapeyrondice:
∆P ∆H vap = ∆T T∆v vap En el caso del proceso de ebullición paso Líquido – Vapor y considerando en vapor de N2 un gas ideal:

∆v vap = ∆v L→ V = v V − v L ≈ v V =

RT Pvap

∆H vap ∆P ∆Hvap P ; separando variables e integrando: = = RT 2 ∆T T∆v vap

∆H vap dP dT =∫ P RT 2 ∆H vap  1 1  P  −  Ln 2 = − P1 R  T2 T1   

∫

Ln

∆H vap   400 1 1  =−  ( −200.9 + 273) − (−195.8 + 273)   760 1.987  

∆Hvap = 1391.9 cal mol-1

Ln

 30 1391.9  1 1  −  =− 760 1.987  T3 ( −195.8 + 273)   

T (30 Torr) = 56.9 K

∆Hvap = 1397.5 cal mol-1 Problema 2
Parauna determinada sustancia las coordenadas del punto triple son (0,74 atm, 330 K) y las del punto crítico (1,25 atm, 400 K). Dibuje aproximadamente el diagrama P-T si su temperatura de fusión normal esde 333 K y señale en el mismo la temperatura normal de ebullición y la presión necesaria para sublimar el sólido a 300 K. En esta especie ¿Para una misma masa, será mayor el volumen del sólido o eldel líquido?

Punto triple (P, T) = (0.74 atm, 330 K) Punto crítico (P, T) = (1.25 atm, 400 K) Tfus (1 atm) = 333 K ⇒ (1 atm, 333 K) Teb (1 atm) = ? Psublimar (300 K) = ?

1.3

1.2

(400, 1.25)Líquido Sólido (333, 1)
P = -1.664 + 0.00729 T

1.1

P (atm)

1.0

(365.5, 1) Vapor

0.9

0.8

0.7

(330, 074)

Teb(1 atm) = 365.5 K)
375 400 425 450

0.6 250

275

300...