SERIE 2 EQUILIBRIO DE FASES: Sistemas de un solo componente

SERIE 2
EQUILIBRIO DE FASES: Sistemas de un solo componente
Conocimientos previos: -
Estado crítico.
Diagrama de equilibrio de fases.
Solución ideal.
Ecuación de Clausius Clapeyron.
1) Analizar los enunciados y determinar si son correctos o no:
a) La temperatura crítica del H2 es –240°C y la del O2 es –119°C, esto indica que las fuerzas de
atracción entre las moléculas de H2 son mayores que las que existen entra las moléculas de O2.
b) La temperatura crítica del agua es 374° C, por lo tanto, a 200 °C la densidad del agua en
estado líquido es mayor que la del agua en estado gaseoso.
2) Para el hidrógeno, se conocen los siguientes datos: punto de ebullición: 20,38 K, punto triple:
13,95 K a 7.10-2 atm, punto de fusión: 14,01 K, presión de vapor del sólido a 10 K : 1.10-3 atm.
Además cuenta con otros datos en las tablas del anexo de esta guía. Se solicita que:
a) Dibujar una familia de isotermas de Andrews.
b) Dibujar el diagrama de fases correspondiente.
c) Comparar la densidad del sólido con la del líquido.
3) Se tiene un cilindro provisto de un pistón que forma una cámara conteniendo vapor de agua y
agua hirviendo en el punto de ebullición normal del agua. Se quiere que en cada fase haya el 50%
de las moléculas totales. Calcular la relación de volúmenes entre ambas fases. Suponer que el
gas tiene comportamiento ideal.
Datos: δ H2O a temperatura de ebullición normal: 0.958 g/cm3.
Rta: Vg/Vl = 1628.
4) En un recipiente completamente vacío de 1,00 L a 54°C, se inyecta una gota de agua (0,050
cm3). Si se mantiene la temperatura del sistema a 54°C, calcular:
a) la presión final en mm de Hg.
b) la masa de agua líquida que queda cuando se haya establecido el equilibrio.
Datos: δ H2O (l) a 54°C: 0,9862 g/cm3.
Rta: a) 55,8 mm de Hg; b) nada.
5) ¿Cuál será el mínimo volumen que puede medir un recipiente en el que a 20°C se inyecta una
gota (0,050 cm3) de propanol (l) (CH3CH2CH2OH) para obtener un sistema monofásico a 80°C?
Datos: δ propanol: 0,8044 g/ cm3; PV propanol 40°C: 50,2 mm de Hg; Δ HV propanol: 45,4 kJ/mol.
Rta: 40,7 cm3.
6) La presión de vapor del hielo a 0°C y a –20°C es de 4,579 y 0,776 Torr respectivamente.
Calcular la entalpía de sublimación del agua.
Rta: ΔHS: 50,97 kJ/mol.
7) Observe y compare los gráficos PV = f ( T ) para el CO2 y el H2O. Aplicando la regla de las
fases, indique qué cambios podrá observar si:
a) El sistema evoluciona desde –10°C hasta 110°C a :
I) presión constante de 1 atm
II) presión constante de 6 atm.
b) El sistema evoluciona aumentando la presión desde 1 atm:
I) a temperatura constante –1°C.
II) a temperatura constante 50°C.
8) Calcular la humedad relativa en un sistema que contiene aire con vapor de agua (no está en
equilibrio) si a 54°C la presión del vapor de ese sistema es de 45 mm de Hg.
Rta: 40%.
9) Se quiere recoger oxígeno a un presión de 732 mm de Hg por desplazamiento de agua en un
día que se registra una presión barométrica de 742 mm de Hg. Calcular la temperatura del agua.
Rta: 12,8°C.