Ecuac de Clausius-clapeyron para adolescentes que quieren aprendes mucho mas
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ECUAC DE CLAUSIUS-CLAPEYRON
ING VICTOR RAUL COCA RAMIREZ
EAP IM VI ciclo
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INTRODUCCION
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Equilibrio de Fases
CONCEPTOS BSICOS: FASES Y TRANSICIONES DE FASE
Sistema homogneo: Formado por una fase.
Sistema heterogneo: Formado por ms de una
fase.
Fase: Porcin homognea de un sistema.
Las propiedades macroscpicas intensivas
son idnticas en cualquier punto del sistema
Un solo componente
(sustancia pura)
Varios componentes
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Transicin de fase: Conversin de una fase en otra.
Gas
Lquido
Slido
Sublimacin
Vaporizacin
Fusin
Condensacin
Solidificacin
Deposicin
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Equilibrio de Fases Aspecto cualitativo
Sistema de un componente
Dos fases en equilibrio (P,T)
P
P
T
G G
dG = V dP - S dT
Recordar que G es funcin de T y P
Aplicado a cada una de las fases
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(dG/dT)P= -S
A) Variacin de G con T a P constante
G
Gas
Lquido
Slido
Tfusin T ebullicin T
(dGs/dT)P= -Ss
(dGl/dT)P= -Sl
(dGg/dT)P= -Sg Gs=Gl
Gl=Gg
Recordar:
Sg>>Sl>Ss
Punto de ebullicin normal: Temperatura a la que la presin de vapor del lquido es igual a la presin normal.
Punto de fusin normal: Temperatura a la que funde el slido si la presin es la normal.
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B) Variacin de G con P a T constante
(dG/dP)T= V
(dGs/dP)T= Vs
(dGl/dP)T= Vl
(dGg/dP)T= Vg
Recordar:
Vg>>Vl>Vs
Excepcin agua
Vg>>Vs>Vl
G
Gas
Lquido
Slido
Tf1 Tf2 Te1 Te2 T
P1
P2 P2>P1
Excepcin agua
Te2 > Te1
Tf2 > Tf1
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a) ter dietlico, b) benceno, c) agua, d) tolueno, e) anilina
Cmo vara la presin de vapor con la temperatura?
Huaraz 3.052 msnm P < 760 mmHg
Teb (agua) < 100C
consecuencias
Olla a presin
P 2 atm
Teb (agua) 120C
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Equilibrio de Fases Aspecto cuantitativo
G G
Sistema de un componente dos fases en equilibrio: y
condicin de equilibrio
dG dG
S dT V dP S dT V dP
dG = VdP - SdT
Cambio infinitesimal
Ecuacin de Clapeyron
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S dT V dP S dT V dP
( ) ( ) S S dT V V dP
dP S
dT V
dP H
dT T V
Ecuacin de Clapeyron (diferencial)
P
P
T
a P y T ctes,
S = H / T
-
dP H
dT T V
lquido gas H 0
V 0
Curva de
pendiente
positiva
dP
dT
slido lquido H 0
V 0
En general,
curva de
pendiente
positiva
dP
dT
Excepciones: H2O, Ga, Bi V < 0 curva de pendiente negativa
slido gas H 0
V 0
Curva de
pendiente
positiva
dP
dT
La pendiente es mayor que en el resto de transiciones porque V es pequeo
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dP H
dT T V
2 2
1 1
P T
P T
HdP dT
T V
22 1
1
lnfus
fus
THP P
TV
si H y V cte
en el rango de T y P
Ecuacin de Clapeyron Integrada
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CASO PARTICULAR DE LA ECUACIN
DE CLAPEYRON
Equilibrio lquido-vapor y slido-vapor
g l gV V V V
y si el gas se comporta como gas ideal 2
g
dP H H P H
dT RTT V TV
Si H=cte
2
1 2 1
1 1ln
P H
P R T T
ECUACION DE
CLAUSIUS-CLAPEYRON
dP/P = (H/R) dT/T2
ln P = - (H/R) 1/T + cte
Ecuacion diferencial de Clausius-Clapeyron
Ecuacion integrada de Clausius-Clapeyron
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Diagrama de fases del CO2 (comportamiento general)
dP/dT > 0
Curvas de presin de vapor
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fusin cristalizacin
condensacin evaporacin
sublimacin vaporizacin
Diagrama de fases del agua (excepcin)
dP/dT < 0
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REGLA DE DHRING
Para el clculo de las presiones de vapor de una sustancia
Permite calcular la P vapor de un elemento a partir de una frmula emprica
El cociente de las Temperaturas absolutas a las que las Presiones de vapor de dos sustancias anlogas son las mismas es constante
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REGLA DE TROUTON
La regla de Trouton establece que la relacin o razn del calor latente de evaporacin a la temperatura normal de ebullicin Tb es constante para todos los lquidos. Este valor es aproximadamente de 21 cal/(grado)(mol), es decir
Esta regla es slo una aproximacin y no se cumple para todos los metales lquidos. Con todo puede ser usada para obtener un valor aproximado del calor latente de evaporacin.
molgradocalT
H
b
V / 21