Relación De Clausius-Clapeyron.

Relación de Clausius-Clapeyron.

En termodinámica, la relación de Clausius-Clapeyron es una manera de caracterizar la transición de fase entre dos estados de la materia, como el líquido y el sólido. En un diagrama P-T (presión-temperatura), la línea que separa ambos estados se conoce como curva de coexistencia. La relación de Clausius-Clapeyron da la pendiente de dicha curva. Matemáticamentese puede expresar como:
[pic]
donde [pic]es la pendiente de dicha curva, L es el calor latente o entalpía del cambio de fase y ΔV es el volumen.

Aplicación

Esta ecuación puede ser usada para predecir dónde se va a dar una transición de fase. Por ejemplo, la relación de Clausius-Clapeyron se usa frecuentemente para explicar el patinaje sobre hielo: el patinador, con la presión de suscuchillas, aumenta localmente la presión sobre el hielo, lo cual lleva a éste a fundirse. ¿Funciona dicha explicación? Si T=−2 ºC, podemos emplear la ecuación de Clausius-Clapeyron para ver qué presión es necesaria para fundir el hielo a dicha temperatura. Asumimos que
[pic]
y sustituyendo en
L = 3.34·105 J/kg, T=271K, ΔV = -9.05·10-5m3/kg,
y
ΔT = 2K,
obtenemos
ΔP = 27.2MPa.
Esta presión es la equivalente a la de un peso de 150 kg (luchador de sumo) situado sobre unos patines de área total de contacto con el hielo de 0,5 cm². Evidentemente, éste no es el mecanismo por el cual se funde el hielo bajo las cuchillas de los patines (es un efecto de calentamiento por fricción).







SOLUCIONES IDEALES (LEY DE RAOULT))

• La ley de Raoult que parasoluciones ideales establece que “la presión de Vapor de un componente de una mezcla es proporcional a la concentración de dicho componente y a la presión de vapor del componente puro”.
Expresadas simbólicamente estas leyes adoptan la forma:
Ley de Raoult : Pvi = Pvi0 . xi
Donde,
• Pvi = Presión de vapor del componente “i” en la mezcla. 
• Pvi0 = Presión de vapor del componente “i”puro. (este valor depende de la temperatura de trabajo). 




Se define una mezcla ideal de dos líquidos como aquella en la que ambos constituyentes cumplen la ley de Raoult en todo el intervalo de concentraciones y a todas las temperaturas.
En general, la ley de Raoult se cumple en aquellos sistemas donde las interacciones entre las moléculas de A y B que los componen no son apreciables. Porlo tanto, en este tipo de mezclas, la tendencia al escape de las moléculas de A será la misma que en el líquido puro. No obstante, la proporción de moléculas de A dentro del sistema será menor y por lo tanto la presión de vapor disminuirá en proporción a cómo varía su fracción molar en el vapor. Por lo tanto un gráfico de presión de vapor versus fracción molar se vería de la siguiente manera:[pic]
Figura 1
Las mezclas que presentan un gráfico similar al de la Figura 1 se denominan mezclas ideales. Ejemplos de mezclas que siguen este comportamiento, en el rango de temperatura observado, son: n-hexano y n-heptano, cloruro de butilo y bromuro de butilo, bromoetano y cloroetano, entre otras.
Cuando existen interacciones entre las moléculas de A y B de una mezcla, la presencia de una deellas afectará a la tendencia al escape de la otra.
Si B presenta fuerzas intermoleculares entre sí mayores que las de A entre sí, el efecto que producirá agregar moléculas de B al líquido A será aumentar la tendencia al escape de este último; por lo tanto la presión de vapor de A será mayor a la del líquido puro. Este comportamiento se denomina desviación positiva de la ley de Raoult.
Encambio, si las moléculas de A interaccionan más fuertemente con las moléculas de B que consigo mismas, la presión de vapor de A será menor que la del líquido puro. Este tipo de comportamiento se conoce con el nombre de desviación negativa de la ley de Raoult.
[pic]
1.- Gráfico de presión de vapor versus fracción               2.- Gráfico de presión de vapor versus fracción
molar para sistemas con...