Diagramma di fase f(p,v,t)=0

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1 Diagramma di fase f(p,v,t)=0

2 Taglio P(V) (per diversi valori di T)

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4 Prospetto P(T)

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6 Prospetto P(T): variazione di volume alla fusione Congelando si contrae Es: anidride carbonica Congelando si espande Es: acqua

7 Taglio V(T) V liquido cristallo T m T

8 Taglio V(T) V liquido liquido sottoraffreddato vetro cristallo T g T m T

9 Transizioni solido-solido nell acqua: Vari tipi di ghiaccio

10 Diagramma P-V per una sostanza pura g di H2O P (bar) T=94 C Recipiente V=2 dm 3 n=/8 mol V = 2 dm 3 Po ~ 0,85 bar [ P ~ nrt / V= (/8) 8,3 (94+273) / (2 0-3 ) = 0,85 bar] L acqua evapora completamente e occupa tutto il volume a disposizione Stato A VAPORE A V (dm 3 )

11 Diagramma P-V per una sostanza pura LIQUIDO P (bar) g di H2O T=94 C Recipiente V=2 dm 3 Se si continua a comprimere il liquido, non si osserva una apprezzabile variazione di volume (anche se si sa che una piccola variazione ci deve essere) VAPORE C Miscela isoterma di liquido e vapore B A Isoterma a T=94 C Ossia a T= K V (dm 3 )

12 Diagramma P-V per una sostanza pura LIQUIDO P (bar) Se si ripete la procedura con vapore acqueo a temperatura maggiore si ottiene una curva analoga alla recedente. L intervallo di volume tra il punto di vapore saturo e quello di liquido saturo è più piccolo. C B VAPORE C Miscela isoterma di liquido e vapore B V (dm 3 )

13 Diagramma P-V per una sostanza pura LIQUIDO P (bar) Se si aumenta T, si raggiunge una temperatura critica (a cui corrisponde una isoterma critica) in cui la transizione di fase avviene per ben definiti volume, pressione e temperatura (punto critico). punto critico C B C T c C B C B VAPORE C B Miscela isoterma di liquido e vapore B V (dm 3 )

14 LIQUIDO Diagramma P-V per una sostanza pura P (bar) Se la T > T c, all aumentare di P, V diminuisce, ma il vapore non condensa: si parla in questo caso di gas. C B GAS All aumentare di T le isoterme tendono a diventare rami di iperbole ( gas ideale!!!) C T c C B C B VAPORE C B Miscela isoterma di liquido e vapore B V (dm 3 )

15 Diagramma P-V per una sostanza pura LIQUIDO P (bar) L insieme dei punti C e del punto critico costituisce la curva del liquido saturo (per una assegnata temperatura: punti in cui inizia l ebollizione del liquido) C B C T c C B C B VAPORE C B Miscela isoterma di liquido e vapore Curva del liquido saturo B V (dm 3 )

16 Diagramma P-V per una sostanza pura LIQUIDO P (bar) L insieme dei punti B e del punto critico forma la curva del vapore saturo. (per una assegnata temperatura: punti in cui inizia la condensazione del vapore) C B C T c C B C B VAPORE C B Miscela isoterma di liquido e vapore B Curva del vapore saturo V (dm 3 )

17 Diagramma P-V per una sostanza pura (fasi liquida-gassosa) LIQUIDO Punto critico P (bar) isoterme GAS Miscela isoterma di liquido e vapore VAPORE Miscela isoterma di liquido e vapore Curva del liquido saturo Curva del vapore saturo Tensione di vapore: pressione del vapore saturo V (dm 3 )

18 Diagramma P-V per una sostanza pura (fasi liquida-gassosa-solida) SOLIDO LIQUIDO P (bar) GAS Punto critico isoterme PUNTO TRIPLO per l acqua: P=464 Pa (4,58 mmhg) T=0,0 C Miscela isoterma di liquido e vapore VAPORE V=.00 cm 3 g - (liquido saturo) V= cm 3 g - (gas saturo) Miscela isoterma Curva di del liquido e vapore Curva del vapore saturo liquido saturo Miscela isoterma di solido e vapore V (dm 3 )

19 Legge di DALTON per i miscugli di gas La pressione esercitata dal miscuglio di gas è la somma delle pressioni parziali dei singoli componenti del miscuglio. Pressione parziale: pressione che il singolo componente eserciterebbe se occupasse da solo il volume totale alla stessa T. Vale per pressioni non troppo elevate (per le quali si possano considerare trascurabili le interazioni tra le molecole). Miscuglio di gas ideali: P i = n i RT/V pressione parziale del gas componente i-esimo P = i P i = (RT/V) ( i n i ) pressione del msicuglio di gas

20 Il bicchiere sul tavolo (nella cucina isoterma T=20 C) Basta aspettare un tempo sufficientemente lungo: tutta l acqua contenuta nel bicchiere evapora. Che cosa accade se si copre il bicchiere con una terrina da insalata? A) Non evapora alcuna quantità d acqua B) evapora solo una parte di acqua e poi il processo si interrompe C) evapora tutta l acqua, ma in un tempo decisamente maggiore rispetto a quello del caso precedente D) evapora tutta l acqua senza che si apprezzino evidenti differenze nel processo

21 LIQUIDO Il bicchiere d Acqua sul tavolo (nella cucina isoterma T=20 C) Stato iniziale: sistema nella fase liquida a temperatura T =20 C e pressione P A =Po = bar Non è uno stato di equilibrio termodinamico!!! (il bicchiere puo avere qualunque volume) Dalton NON vale per aria+acqua) P (bar) In un ambiente secco la pressione parziale del vapore d acqua è prossima a zero. GAS L acqua evapora in modo da far aumentare la pressione del vapore d acqua P V verso P 0 (T diminuisce di poco per l evaporazione). La pressione esterna resta praticamente costante (Po) perche n A <<n 0 Il vapore diffonde, P V resta sempre inferiore a Po. Il processo continua indefinitamente (stato finale vapore a T 20 C; pressione aria Po pressione parziale P V <Po, P tot =P 0 +P V ) VAPORE V (dm 3 )

22 LIQUIDO Il bicchiere sul tavolo (nella cucina isoterma T=20 C) Stato iniziale: sistema nella fase liquida a temperatura T =20 C e pressione P A =Po = bar Non è uno stato di equilibrio termodinamico!!! (il bicchiere puo avere qualunque volume) Dalton NON vale per aria+acqua P (bar) L acqua evapora in modo da far aumentare la pressione parziale del vapore d acqua (T diminuisce di poco). GAS La pressione all interno della terrina aumenta (P = Po + P V > Po), in quanto la pressione del vapore acqueo aumenta. La pressione del vapore acqueo aumenta fino a raggiungere il valore della tensione di vapore per quella assegnata temperatura. Il processo si arresta (stato finale vapore e acqua a T= 20 C; pressione acqua=tensione di vapore) VAPORE V (dm 3 )

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