Exercici 3 · Química Física I UB 2021

Tema: Equilibri de fases en sistemes d'un component · Del examen Examen Segon Parcial (Novembre 2021) (2021)

Enunciado

Exercici 3 (2 punts). Diagrama de fases i compressió del iode

Un mol de iode a 457,6 K457{,}6\text{ K} i 0,0987 atm0{,}0987\text{ atm} és sotmès a un procés de compressió isotèrmica fins que arriba a condensar totalment. Se sap que el punt triple del iode es troba a Pt=0,1194 atmP_t = 0{,}1194\text{ atm} i Tt=386,6 KT_t = 386{,}6\text{ K}, i que el punt crític se situa a Pc=115,47 atmP_c = 115{,}47\text{ atm} i Tc=819,0 KT_c = 819{,}0\text{ K}.

Dades addicionals:

• Sòlid: Tfusioˊ(1 atm)=386,85 KT_{\text{fusió}}(1\text{ atm}) = 386{,}85\text{ K}; ΔHfusioˊ∘=15,52 kJ⋅mol−1\Delta H^\circ_{\text{fusió}} = 15{,}52\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}; Cp≈54,44 J⋅K−1⋅mol−1C_p \approx 54{,}44\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}.

• Líquid: Tebullicioˊ(1 atm)=457,6 KT_{\text{ebullició}}(1\text{ atm}) = 457{,}6\text{ K}; ΔHvap∘=41,57 kJ⋅mol−1\Delta H^\circ_{\text{vap}} = 41{,}57\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}.

• Gas (comportament ideal): Cp≈20,78 J⋅K−1⋅mol−1C_p \approx 20{,}78\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}.

a)

Representeu de forma esquemàtica el procés sobre un diagrama de fases P-T de l'iode, identificant els estats inicial i final.

b)

Calculeu el volum que ocupa el sistema a l'inici i la pressió que s'assoleix al final del procés.

c)

Determineu les variacions d'entalpia (ΔH\Delta H) i d'entropia (ΔS\Delta S) del procés.

d)

Indiqueu de manera raonada què succeiria si es descomprimeix iode sòlid a 25 ∘C25\text{ }^\circ\text{C} i 1 atm1\text{ atm}.

e)

Quina és la pressió mínima que permetria obtenir iode líquid mitjançant el refredament isobàric del seu vapor?

Enunciado: Exercici 3 · Química Física I UB 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. Representeu de forma esquemàtica el procés sobre un diagrama de fases P-T de l'iode, identificant els estats inicial i final.

Solución: Diagrama de fases P-T de l'iode que mostra les tres corbes de coexistència confluents al punt triple (Tt=386,6 K,Pt=0,1194 atmT_t = 386{,}6\text{ K}, P_t = 0{,}1194\text{ atm}): corba de sublimació (sòlid-vapor), corba de fusió (sòlid-líquid) i corba de vaporització (líquid-vapor) que finalitza al punt crític (Tc=819,0 K,Pc=115,47 atmT_c = 819{,}0\text{ K}, P_c = 115{,}47\text{ atm}). L'estat inicial se situa a la zona de vapor a T=457,6 KT = 457{,}6\text{ K} i P1=0,0987 atmP_1 = 0{,}0987\text{ atm}. El procés és un segment vertical ascendent (isotèrmic a 457,6 K457{,}6\text{ K}) des de 0,0987 atm0{,}0987\text{ atm} fins a assolir exactament la línia d'equilibri líquid-vapor a P=1 atmP = 1\text{ atm}, on l'estat final és líquid saturat just condensat.

b. Calculeu el volum que ocupa el sistema a l'inici

Solución: 380,45380{,}45 L / 0,38050{,}3805 m³

b. i la pressió que s'assoleix al final del procés.

Solución: 11 atm

c. Determineu la variació d'entalpia (ΔH) del procés.

Solución: −41,57-41{,}57 kJ / −41570-41570 J

c. Determineu la variació d'entropia (ΔS) del procés.

Solución: −110,09-110{,}09 J/K / −0,1101-0{,}1101 kJ/K

d. Indiqueu de manera raonada què succeiria si es descomprimeix iode sòlid a 25 °C i 1 atm.

Solución: El iode sublimarà directament a vapor sense fondre's, ja que la temperatura de 25 °C està per sota de la temperatura del punt triple.

e. Quina és la pressió mínima que permetria obtenir iode líquid mitjançant el refredament isobàric del seu vapor?

Solución: 0,11940{,}1194 atm

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

‹ Pregunta 3 - Equilibri de fases en sistemes d'un… · 2023 · Exercici 5 - Equilibri de fases · 2021 ›

Más ejercicios de Equilibri de fases en sistemes d'un component