Os pontos de fusão e ebulição normais do Ar são 83,8 e 87,3 \mathrm{~K}, respectivamente; seu ponto triplo se encontra a 83,8 K e 0,7 atm, e os valores de sua temperatura e pressão críticas são 151 K e 48 atm . Estabeleça se o Ar é um sólido, um líquido o um gás em cada uma das seguintes condições:
0,9 \mathrm{~atm} \mathrm{e} 90 \mathrm{~K}

Passo 1

Resumindo: temos argônio com ponto de fusão normal T_{\text{fus}}=83{,}8\\ \mathrm{K}, ponto de ebulição normal T_{\text{eb}}=87{,}3\\ \mathrm{K}, ponto triplo em (T_{\text{tr}},P_{\text{tr}})=(83{,}8\\ \mathrm{K},0{,}7\\ \mathrm{atm}) e ponto crítico em (T_c,P_c)=(151\\ \mathrm{K},48\\ \mathrm{atm}). A tarefa é descobrir se o argônio está em fase sólida, líquida ou gasosa quando P=0{,}9\\ \mathrm{atm} e T=90\\ \mathrm{K}. Vamos usar o diagrama de fases P\times T e comparar a condição dada com as curvas de fusão e ebulição.

Passo 2

No diagrama de fases de uma substância simples há três regiões:
  1. Para P<P_{\text{tr}} a transição é sublimar–deposição (sólido↔gás).
  2. Para P>P_{\text{tr}} aparecem também as curvas de fusão (sólido↔líquido) e ebulição (líquido↔gás).
    Em cada ponto (P,T) acima da curva de fusão, mas abaixo da curva de ebulição, a fase estável é líquida; acima da curva de ebulição é gasosa; abaixo da curva de fusão é sólida.

Passo 3

Verificamos primeiro a relação com o ponto triplo:
P=0,9\\ \mathrm{atm} > P_{\text{tr}}=0,7\\ \mathrm{atm},\qquad T=90\\ \mathrm{K} > T_{\text{tr}}=83,8\\ \mathrm{K}.
Logo estamos numa região onde tanto líquido quanto gás podem ocorrer.

Passo 4

Agora comparamos T com os pontos de fusão e ebulição normais (a 1 atm):
T_{\text{fus}}=83,8\\ \mathrm{K} < 90\\ \mathrm{K} \quad\text{e}\quad T_{\text{eb}}=87,3\\ \mathrm{K} < 90\\ \mathrm{K}.
Como nossa pressão é ligeiramente abaixo de 1 atm, a curva de ebulição desloca-se para temperaturas ainda menores que 87{,}3\\ \mathrm{K}. Portanto, a 90 K a pressão de vapor saturante de Ar é maior que 1 atm. Como P_{\text{real}}=0{,}9\\ \mathrm{atm}<P_{\text{sat}}(90\\ \mathrm{K}), o argônio não se condensa e permanece na fase gasosa.

Resposta

Gás.

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