EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE UN COMPONENTE.

7/17/2019 EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE UN COMPONENTE.

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Índice

Nombre de la Práctica: EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE UN COMPONENTE 1

1. Objetivo...........................................................................................................1

2. Introducción....................................................................................................1

3. Marco teórico.................................................................................................. 2

4.- Observaciones...............................................................................................4

Ejercicio 1........................................................................................................ 4

Ejercicio 2........................................................................................................ 5

Ejercicio 3........................................................................................................ 6

Ejercicio 4........................................................................................................ 7

5.- conclusiones :................................................................................................

6. !e"erencias biblio#r$%cas............................................................................. 1&



'nidad:Instituto Tecnológico Superior

de Coatzacoalcos.

Edició

n (o.1

)ec*a de Edición:Enero de 2&13

+e,artaen

to:Ingeniería Química.

Materia: Fisicoquímica 1


de Coatzacoalcos.

Edició

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+e,artaen



Práctica o. !

Nombre de la Práctica: EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE UN

COMPONENTE

1. "#$eti%o.Resolver problemas que involucren el equilibrio de fases en sistemas de un componente

mediante el uso de la ecuación de claperon.

&. Introducción.

Como !abemo! la materia e"i!te e# tre! e!tado! $%!ico!: !&lido' l%()ido * +a!eo!o Al i#crema#ta o di!mi#)ir la ,re!io# * tem,erat)ra la materia tie#de a cambiar adi$ere#te! e!tado!' ,a!a#do ,or !olidi$icacio#' !)blimacio#' cri!tali-acio#' $)!io#'.a,ori-acio# * co#de#!acio#

Lo! !&lido! cambia# a l%()ido!' lo! l%()ido! cambia# a +a!e! al !er !ometido! a.ariacio#e! de tem,erat)ra * ,re!i&# Lo! l%()ido! * lo! +a!e! recibe# el #ombrede $l)ido! ,or()e ,)ede# $l)ir co# libertad Lo! !&lido! * l%()ido! !e co#oce# comoe!tado! co#de#!ado! ,or()e tie#e# de#!idade! má! alta! ()e lo! +a!e!

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A co#ti#)acio# !e dara# e/em,lo! ba!ado! e# e/ercicio! ,ara la determi#acio# de

di$ere#te! .ariable! * como i#$l)*e# e# el cambio de la materia

!. 'arco teóricoEc!aci"# de cla$e%ro#

E!ta ec)aci&# e! $)#dame#tal ,ara )#a relaci&# de e()ilibrio e#tre do! $a!e! de)#a !)!ta#cia ,)ra * e",re!a la de,e#de#cia c)a#titati.a de la tem,erat)ra dee()ilibrio co# la ,re!i&# o la .ariaci&# de la ,re!i&# de e()ilibrio co# la

tem,erat)ra

Co#!id0re!e )#a !)!ta#cia ,)ra de la c)al e"i!te# e# e()ilibrio do! de !)! $a!e! 1

* 2' ,ara la c)al la co#dici&# de e()ilibrio a tem,erat)ra * ,re!i&#co#!ta#te! e!:

De modo ()e:

Si !e e",re!a e# t0rmi#o! de dP * dT ,ara relacio#ar e!to! do! e!tado! de e()ilibrio* !e obtie#e:

Si la tra#!$ormaci&# !e e",re!a: ' e#to#ce!:

*

Obte#ie#do la ec)aci&# de Cla,e*ro#:

Ec)aci&# 33

Como e# el e()ilibrio:

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La ec)aci&# de Cla,e*ro# !e tra#!$orma e#:

Ec)aci&# 34

()e e! otra $orma de la ec)aci&# de Cla,e*ro#

Partie#do de la ec)aci&# a#terior * reorde#a#do !e obtie#e: ' e i#te+ra#do:

E!ta e",re!i&# !e#cilla ,ro,orcio#a la relaci&# del cambio de ,re!i&# al cambio detem,erat)ra e# t0rmi#o! de ma+#it)de! $ácilme#te medible! tale! como el .ol)me# * elcambio de e#tal,%a e# el ,roce!o

Se a,lica a la $)!i&#' la .a,ori-aci&# * la !)blimaci&#' a!% como a lo! e()ilibrio! e#tre do!$orma! alotr&,ica! como el +ra$ito * el diama#te

Em,lea#do e!ta ec)aci&#' ,odemo! re,re!e#tar de $orma e!()emática la ,re!i&# dee()ilibrio e# relaci&# co# la tem,erat)ra ,ara c)al()ier tra#!$ormaci&# de $a!e

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(.) "#ser%aciones

*$ercicio 1Determi#e la relaci&# de cambio de ,re!i&# de e()ilibrio co# la tem,erat)ra' ,ara )#

cambio de $a!e de a+)a !olida a li()ida a 56783 9' e# atm9

8

dado ()e

∆$)!;< 4=8

9>mol8 ?L<==8@= Lmol8 * ?! < ==84 Lmol 8

DATOS:

• Solido Li()ido

• T< 56783 9

• ∆

$)!;< 4=8 9>mol8

• V

L< ==8@= Lmol8

• V

S < ==84 Lmol8

• PM < 8@ +mol8

Para cambio de $a!e 1F)!i&#2

∆ m< ?m 1S2 ?m 1S2

KJ

mol−→

L . atm

mol

dP

dT = ∆ Hm

T ∆ V m

Em,lea#do $&rm)la!:

∆F)!;< =48

KJ

mol[1000J

1 KJ ]

< 4=8=J

mol

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4=8=

9.87 x10

J

mol¿ 7Latm< 378@

L . atm

mol

∆F)!?m< 1==8@= Lmol82 1==84 Lmol82

V m < 84 " 8= 7

S)!tit)*e#do .alore!

dP

dT =

59.318 L .atm

mol

(273.15 K )(−1.6 x 10−3

L

mol)

dP

dT =

59.318 L . atm

mol

−0.43704 k . L

mol

dPdT =−135.726 atm

mol

*$ercicio &

2. ajo la ,resión de una atos"era/ el sodio "unde a 7.0 . observ$ndose un

auento del voluen es,eci%co de &.&27 l # -1. alclese la

te,eratura de "usión del sodio a 1&& at.

M 82O 9 10 g(mol)−1

"us8 63& Cal(mol)−1

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1 at 1/&13;m¿−2

10−5

N ¿

mol¿−1

P M ( SOLIDO )=23 g¿

T =97.8℃+273.2=371° K

g¿−1

Vm=0.0279ml¿

p=100atm

∆ fusN =25.97 L( TM )

mol¿−1= 1 l

0.2394 !al=2,631.57

l

mol

630!al ¿

2,61.57 "

mol=

1000 "

1k" =2,631.57

k"

mol

2631.57 k"

mol=

9.87 l (atm )1k"

=2597395 g (l ) ( atm)

dp

dt =

25,973684.21l (atm) ( mol )

370.8k ( 0.0279m

g ) =2,511961.722

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∫ P

P1

dp=2,511961.722 (T 2−T 1 )

P1 P2

2,511961.722atm+(T 2−T 1 )

100atm

2511961.722atm +370.8 k =371k

*$ercicio !calc)lar la tem,erat)ra a la ()e er.irá el a+)a !ometida a )#a ,re!i&# de 5 atm'

!abie#do ()e la tem,erat)ra de eb)llici&# #ormal e! de 8==c a #i.el del mar el

calor de .a,ori-aci&# del a+)a !e !),o#e co#!ta#te e i+)al a 557 " . g−1

* R<

@78 " . mol−1

k −3

7 NOTA: co#!idere el .a,or de a+)a como +a! ideal

Te<G

P5< 5 atmT8<8== c H 567<767

P8< 8 atm

J;<557 >K+

R<@78 >Kmol

Fl)ido A+)a

?a,or ;5O a! ideal

dp

dT =

∆ H

T ∆ Vap

P.b<RT

V = #T

p !)!tit)*e#do ? e# 8

dpdT

= ∆ H T ∆ Vap

=

∆ Vap H

1T .#T

p

<dpdT

=∆ Vap H . pT

2 #

dp

p =

∆Vap H.dT

T 2 # ∫

1

2dp

p =∫

1

2

T −2

. dT = T

−2+1

−2+1=

T −1

−1=−1

T

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∫1

2

dT

T 2=−( 1T 2

− 1

T 1 ) ¿

p1

p2

=(−∆ Vap H

# )( 1T 2−

1

T 1 )

Co#.er!io#e!:

∆ H =2239.4 J

g

J

mol

∆ H

T =2239.4

J

g ( 18g

mol )=40309.2 J

mol

¿ p

1

p2

−∆VapH #

=( 1T 2

− 1

T 1)=

¿ p

1

p2

−∆VapH #

+ 1

T 1

= 1

T 2

T 2=

1

¿ p1

p2

−∆Vap H

#

+ 1

T 1

!)!tit)*e#do

T 2= 1

¿( 2atm

1atm )−40309.2 " /mol

8.31J /mol .k

+ 1

373k

=394.01

0




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*$ercicio ( Utilice lo! dato! de la tabla 68 ,ara e!timar el ,)#to de eb)llic&# del Ar+&# 83

atm Re,orte !)! re!)ltado! e# 9

Eleme#to T$#

&'(

)*!+,m

&'-.mol(

)*!+Sm

&-.mol/

'(

T$e#

&'(

)0a$,m

&'-.mol

(

)0a$Sm

&-.mol/'

(

Ar+&# @7@ 858 8 @67 437 6@

Ob!er.emo! lo! dato! ()e te#emo! * el Ar+&# e! )# +a! ideal ,or ta#to)tli-aremo! lo! !i+)ie#te! dato! * $orm)la de Cla,e*ro#

Dato! a )tili-ar:

P8< 8atm

P5< 83 atm

T8< T,#< @679

J.a,;m< 4379>Kmol

T5< G

J.a,;m< 4379>Kmol | 1J

1000 KJ | < 437= >Kmol

Utili-a#do la $orm)la de Cla,e*ro# ,ara +a!e! ideale!' * de!,e/a#do T 5' te#emo!

()e: T5<

1

ln

( P2

P1 )−∆$ap H m

#

+ 1

T 1

S)!tit)*e#do lo! dato! e# la ec)acio#:




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T5<

1

ln(1.5atm

1atm )−6530J /mol

8.3144J /molK

+ 1

87.3 K <

+.) conclusiones ,Lo$e1 Sá#c2e1 Na#el%: En esta ,r$ctica a,rendios la "ora de coo calcular,robleas en los <ue est=n identi%cados el e<uilibrio de "aces en sisteas deun co,onente ediante la ecuación de cla,e>ron. En uno de nuestros

ejercicios deterinaos la relación < e;ist?a entre la ,resión > la te,eratura

*step-ania Petrio/si 0amírez, E# e!ta ,ráctica a,re#dimo! a re!ol.er

,roblema! media#te la ec)aci&# de Cla,e*ro# E# do#de determi#amo! la relaci&# de

cambio de ,re!i&# ()e e"i!te co# la tem,erat)ra A todo e!to !e le co#oce como:

EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE COMPONENTES

Q!i#tela Pere1 Da0id 3erardo: En esta ,r$ctica se dieron a conocer diversoscasos con la "orula de cla,e>ron en la cual se dieron casos de eva,oración/"usión > subliación los cuales debeos detectar desde un ,rinci,io ,ara,oder ,oder deterinar la "órula adecuada al ,rocediiento/ en la a>or?ade los casos esta "órula se ocu,a cuando nos re"erios a eva,oración >

,resión de va,or es una ecuación con de la terodin$ica/ en si de cierta"ora lo <ue concluios con esta ecuación <ue se dio en cada caso di"erente"ue la relación entre los cabios de te,eratura > ,resión de 2 "ases ene<uilibrio.

Mart4#e1 Sá#c2e1 E+$era#1a Ste$2a#ie En esta ,r$ctica se ocu,o lo <ue es la

ecuación de cla,e>ron en casos coo son la "usion > subliación en donde se

,uede deterinar lo <ue es te,eraturas >@o ,resiones de un ,roblea de

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e<uilibrio de "ases/ >a con los resultados se deterina dic*as relaciones <ue

,udieran e;istir si auenta o disinu>en lo <ue es la te,eratura >@o ,resión.

EDE5AIR ESCAMILLA OL5ERA: U# e()ilibrio de $a!e! e# !i!tema! de )#

com,o#e#te' ,odra re!ol.er!e em,lea#do la $orm)la de Cla,e*ro#' e! #ece!ario

ob!er.ar !i e! #ece!ario )tili-ar co#!ta#te!' *a ()e el em,leo de ella! cambiara

radicalme#te el re!)ltado ()e de!eemo! obte#er Como !e mo!tro e# lo! ca!o!

a#teriore!' la relacio# e"i!te#te e#tre la ,re!io# * tem,erat)ra' otor+a )# e()ilibrio

e# !i!tema!' debido a la relacio# ()e e"i!te e# amba! .ariable!' aora bie# la

)tili-acio# de la! di$ere#te! $orma! de la $ormla de Cla,e*ro#' de,e#dera

)#icame#te de ()e !i e! )# +a! ideal o #o

Rodr46!e1 de la Cr!1 Beatri1 Adria#a: E# e!ta ,ráctica a,re#dimo! como

determi#ar el e()ilibrio de $a!e! e# )# !i!tema ,or medio de la ec)aci&# de

cla,e*ro#' ,ara ,oderla! relacio#ar te#emo! ()e co#ocer ()0 ti,o de cambio! de

$a!e e!tamo! em,lea#do *a !ea# e.a,ori-aci&#' !)blimaci&#' * $)!i&#

E!to #o! !ir.e ,ara !aber la relaci&# e#tre lo! cambio! ()e e"i!te e#tre la

tem,erat)ra * la ,re!i&#' de do! $a!e! e# e()ilibrio S) e",re!i&# matemática e!:

dPdT = ∆ HmT ∆ V m

LI7BET, ADRIANA ROMERO 5A7QUE7:

E# lo! e/er!icio! ,re!e#tado! a#teriorme#te' !e ob!er.a la em,leacio# de la

$orm)la de la Cla,e*ro# e# do! $orma!:

dP

dT =

∆ Hm

T ∆ V m

A()% !e )tili-a c)a#do co#temo! co# dato! comoel calor e!,ecic$ico' .ol)me#

molar' ,re!i&# * tem,erat)ra

dP

dT =

∆ Hm

# T 2 ∗dT

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E# e!te ca!o !e )tili-ara !iem,re * c)a#do co#temo! co# la co#!ta#te R *

#ece!itemo! obte#er di$ere#te! tem,erat)ra!' como lo e! e# el e/ercicio 7

E! im,orta#te co#cl)ir ()e ta#to ,re!io# como tem,erat)ra de,e#de# )#a de la

otra' * ()e el re!)ltado ()e !e ,rete#da obte#er de,e#dera de e!ta relaci&#

. 0e2erencias #i#liográ3cas.

8 O A B)rm%!to.a et al' Prácticas de Química Física' Ed Mir' Moscú' 866

5 Ca!tella#' Fisicoquímica, Ed Addi!o# e!le* Iberoamerica#a' México'8@6

7 B P Le..itt' Química Física Práctica de Findlay ' Ed Re.ert0' España' 86

Ra*mo#d Ca#+' Fisicoquímica con Aplicaciones a istemas !iol"#icos, EdCECSA' M0"ico' 8@6

3 E#+el Toma! * Reid Pili,' Química Física, Ed Pear!o# Addi!o# e!le*'

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EQUILIBRIO DE FASES EN SISTEMAS DE UN COMPONENTE.

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