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:
1,2 \mathrm{~atm} e 86 K

Passo 1

O enunciado fornece os seguintes dados para o argônio:
– Ponto de fusão normal \,83,8\,\mathrm{K} (que coincide com a temperatura do ponto triplo).
– Ponto de ebulição normal \,87,3\,\mathrm{K} a \,1\,\mathrm{atm}.
– Ponto triplo em \,T_{\mathrm{tr}}=83,8\,\mathrm{K} e P_{\mathrm{tr}}=0,7\,\mathrm{atm}.
– Ponto crítico em \,T_{\mathrm{c}}=151\,\mathrm{K} e P_{\mathrm{c}}=48\,\mathrm{atm}.
Queremos saber em que fase (sólido, líquido ou gás) o Ar se encontra em \,T=86\,\mathrm{K} e P=1,2\,\mathrm{atm}.

Passo 2

Verificamos em que região do diagrama de fases cai a condição dada:
– A temperatura \,86\,\mathrm{K} está acima de \,T_{\mathrm{tr}}=83,8\,\mathrm{K} e abaixo de \,T_{\mathrm{c}}=151\,\mathrm{K}. Logo não pode ser sólido e ainda não alcançou o ponto crítico, restando apenas as fases líquido ou gás.
– A pressão \,1,2\,\mathrm{atm} está acima de \,P_{\mathrm{tr}}=0,7\,\mathrm{atm} e bem abaixo de \,P_{\mathrm{c}}=48\,\mathrm{atm}, confirmando que estamos na região onde coexistem líquido e vapor.

Passo 3

Para decidir entre líquido e vapor, comparamos a pressão externa \,P_{\text{ext}}=1,2\,\mathrm{atm} com a pressão de vapor de equilíbrio P_{\mathrm{sat}} a \,T=86\,\mathrm{K}. Sabendo que na ebulição normal (a 1\,\mathrm{atm}) ele ferve a \,87,3\,\mathrm{K}, a curva de vapor a \,86\,\mathrm{K} terá P_{\mathrm{sat}}<1\,\mathrm{atm}.
Como P_{\text{ext}}=1,2\,\mathrm{atm}>P_{\mathrm{sat}}, o argônio não se vaporiza e permanece na fase líquida.

Resposta

Líquido.

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