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:
0,7 \mathrm{~atm} e 80 K

Passo 1

O enunciado fornece os pontos normais de fusão ( 83,8 K) e ebulição ( 87,3 K) do argônio, além do ponto triplo em \,T_{\rm trip}=83,8 K e P_{\rm trip}=0,7 atm. Temos de decidir se o argônio está na fase sólida, líquida ou gasosa em P=0,7 atm e T=80 K.

Passo 2

Em um diagrama de fases geral, o ponto triplo é o único ponto em que sólido, líquido e gás coexistem. Para pressões iguais à pressão do ponto triplo P=P_{\rm trip}, se a temperatura é menor que T_{\rm trip} não há como existir líquido, pois a curva de fusão parte do ponto triplo para pressões maiores. Assim, para T<T_{\rm trip} nessa pressão, só sólido ou gás podem existir, seguindo a curva de sublimação.

Passo 3

Na curva de sublimação, para uma dada temperatura T<T_{\rm trip}, a pressão de vapor do sólido P_{\rm sat}(T) é menor que P_{\rm trip}. Aqui temos:
T = 80\text{ K} < T_{\rm trip} = 83{,}8\text{ K},
e sabemos que
P_{\rm sat}(80\text{ K}) < P_{\rm sat}(83{,}8\text{ K}) = 0{,}7\text{ atm}.
Como P_{\rm sistema}=0{,}7 atm excede a pressão de vapor do sólido a 80 K, o argônio não pode permanecer gasoso e passa a sólido.

Resposta

O argônio é um sólido em 0{,}7 atm e 80 K.

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