Sommario delle lezione17. Diagrammi di stato

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1 Sommario delle lezione17 Diagrammi di stato

2 Liquidi e solidi Non esiste una equazione di stato, come nel caso dei gas. Nei liquidi e nei solidi le molecole sono molto più vicine tra loro; le forze intermolecolari, che sono praticamente trascurabili nei gas, giocano un ruolo molto più importante sia nei liquidi che nei solidi. Ci occuperemo di equilibri di fase

3 Il processo di evaporazione Se il processo avviene in un contenitore chiuso, quando la velocità di condensazione diventa uguale alla velocità di evaporazione, il liquido e il vapore si trovano in uno stato di equilibrio dinamico liquido vapore Equilibrio liquido - vapore Il vapore, come qualunque gas, obbedisce alle leggi dei gas.

4 Equilibrio liquido - vapore Una volta che l equilibrio (dinamico) è raggiunto, il numero di molecole per volume unitario di vapore non varia nel tempo. La pressione esercitata dal vapore sul liquido resta costante ed è detta tensione di vapore. 1. Finché sono presenti liquido e vapore, la pressione esercitata dal vapore è indipendente dal volume del contenitore. 2. La tensione di vapore di un liquido aumenta sempre all aumentare della temperatura.

5 Equilibrio liquido - vapore Temperatura di ebollizione Un liquido bolle ad una temperatura alla quale la sua tensione di vapore è uguale alla pressione che agisce sulla sua superficie. La temperatura rimane costante per tutta la durata del processo di ebollizione.

6 Pressione e temperatura critiche Esiste una temperatura, detta temperatura critica, al di sopra della quale lo stato liquido di una sostanza pura non può esistere. La pressione che deve essere applicata a questa temperatura per provocare la condensazione è detta pressione critica.

7 Diagramma delle fasi dell acqua Punto A : punto triplo Le tre fasi, liquida, solida e gassosa, sono in equilibrio tra loro.

8 Equilibrio solido - vapore Il processo di sublimazione Un processo attraverso il quale un solido passa direttamente in fase vapore senza passare attraverso la fase liquida è detto sublimazione: solido vapore Un solido può sublimare solo a temperature più basse del punto triplo; sopra quella temperatura diventerà liquido.

9 Il ghiaccio secco Il biossido di carbonio solido ha la pressione del punto triplo superiore ad 1 atm (5.2 atm a -57 C). Il biossido di carbonio liquido non può esistere ad una pressione di 1 atm, indipendentemente dalla temperatura. Se lo si riscalda in un contenitore aperto passa sempre direttamente allo stato di vapore.

10 Effetto della pressione sul punto di fusione di un solido Un aumento di pressione favorisce la formazione della fase più densa. Il solido è la fase più densa Il liquido è la fase più densa

11 . Il metano CH 4, presenta una pressione critica di 46,0 bar e una temperatura critica di -82,5 C mentre il propano, C 3 H 8 ha una pressione critica di 42,5 bar e una temperatura critica di 96,7 C. Questo composto può essere liquefatto a temperatura ambiente?

12 Un campione di 1,20 g di acqua è iniettato in un recipiente di 5,00 L in cui è stato fatto il vuoto. Quale percentuale di acqua evaporerà quando il sistema raggiunge l equilibrio alla temperatura di 65 C? (La tensione di vapore dell acqua a 65 C è 187,5 mmhg).

13 Si supponga si sigillare 0.93 g di acqua in un pallone da 1.0 L in cui sia stato fatto il vuoto. Se il pallone è mantenuto alla temperatura di 100 C determinare: i) la pressione nel pallone; ii) la massa d acqua in fase vapore. La tensione di vapore dell acqua a 100 C è 760 mm/hg