(5 pontos) Dez mols de um gás foram colocados num dispositivo cilindro pistão gerando uma pressão inicial de 0,1 bar e mantendo uma temperatura de
para que fossem executados os seguintes processos:
- Compressão do gás para 0,67 bar, ponto em que a condensação se iniciou;
- Ao término da condensação, constatou que o volume era de
de calor necessitou ser removido durante esse processo de condensação;
- Compressão do líquido até 13,22 bar e
, quando a fusão se iniciou;
- Ao final da conversão de líquido em sólido, o volume registrado foi de
foi removido durante a fusão.
Baseado nessas informações, responda:
a) ( 1,5 pontos) Qual o ponto normal de ebulição?
b)
pontos
Qual o ponto normal de fusão?
c) (2 pontos) Qual o ponto triplo?
a) ( 1,5 pontos) Qual o ponto normal de ebulição?
b)
c) (2 pontos) Qual o ponto triplo?
Passo 1
O enunciado descreve um sistema com
mol de um único componente mantido a
(
,K). Ao comprimir o gás a
bar inicia-se a condensação, e para completar essa liquefação foi retirado
kJ. Depois, comprimindo o líquido até
bar, a
fixa em
,K, inicia-se a fusão (liquid–sólido), e para congelar completamente removeu-se
kJ.
Para (a) vamos usar a equação de Clausius–Clapeyron para vaporização e achar a temperatura em que a pressão de vapor é bar (ponto normal de ebulição). Para (b) usamos a forma integrada da equação de Clapeyron para fusão e calculamos a temperatura em que a pressão de fusão é
bar (ponto normal de fusão). Para (c) precisamos do ponto triplo, mas veremos que carecemos de dados sobre o equilíbrio sólido–gás (calor de sublimação), logo não podemos determiná-lo aqui.
Para (a) vamos usar a equação de Clausius–Clapeyron para vaporização e achar a temperatura em que a pressão de vapor é
Passo 2
Calculamos os calores latentes por mol e a variação de volume na fusão:
Na solidificação o volume passa de
L para
L em 10 mol, logo por mol
Passo 3
Para o ponto normal de ebulição usamos a forma integrada de Clausius–Clapeyron entre o estado
bar a
,K e
bar a
:
Com
J/mol K e convertendo pressões em Pa, basta isolar
:
Numericamente obtém-se
,K, isto é
Passo 4
Para o ponto normal de fusão usamos a forma integrada da equação de Clapeyron
onde
bar (
Pa) a
,K e
bar
,Pa) a
. Substituindo
resolve-se para
e encontra-se
Passo 5
Para determinar o ponto triplo seria preciso conhecer o equilíbrio sólido–gás (calor de sublimação e variação de volume correspondente), ou seja, possuir a curva de sublimação. Como esses dados não foram fornecidos, não há informação suficiente para calcular o ponto triplo deste componente.
Resposta
a)
,K
b) ,K
c) não determinável com os dados fornecidos
b)
c) não determinável com os dados fornecidos