FQ-Engel

188 CAPÍTULO 8 Diagramas de fases y estabilidad relativa de sólidos, líquidos y gases
Vocabulario
ángulo de contacto
ascenso capilar
curva de coexistencia
cristales líquidos
descenso capilar
diagrama de fases
diagrama de fases P–V
diagrama de fases P–T
diagrama de fases P–V–T
disminución del punto de congelación
ecuación de Clapeyron
elevación del punto de congelación
elevación del punto de ebullición
fase
fase nemática
fase nemática girada
fuerza de tensión
fluidos supercríticos
mojado
no mojado
pantalla LCD
punto crítico
punto triple
presión de vapor
regla de Trouton
secado por congelación
temperatura de ebullición estándar
temperatura de ebullición normal
temperatura de sublimación
tensión superficial
vidrio
Cuestiones sobre conceptos
C8.1 A una temperatura dada un líquido puede coexistir con
su vapor a un valor de la presión. Sin embargo, se puede
sentir la presencia de H 2
O(g) por encima de la superficie
de un lago por la humedad, y es así aunque la presión
barométrica aumente o disminuya a temperatura constante.
¿Cómo es esto posible?
C8.2 ¿Por qué es razonable mostrar como segmentos rectos
m frente a T para las tres fases como se hace en la Figura 8.1?
Las curvas más realistas podrían tener alguna curvatura. ¿La
representación de m frente a T tiene curvatura hacia arriba o
hacia abajo?
C8.3 Mostrar los caminos n → o → p → q y a → b → c → d
→ e → f del diagrama de fases P–V–T de la Figura 8.13 en el
diagrama de fases P–T de la Figura 8.4.
C8.4 La Figura 8.5 no está dibujada a escala. ¿Cuáles serían
las longitudes relativas en el eje q P
de los segmentos líquido
+ solido, líquido, y líquido + gas para el agua si el dibujo
estuviera a escala y el sistema constara de H 2
O?
C8.5 ¿Por qué H = H + H
?
sublimación fusión vaporización
C8.6 Un punto triple se refiere a un punto en un diagrama
de fases P–T para el que las tres fases están en equilibrio.
¿Todos los puntos triples corresponden al equilibrio
gas–líquido–sólido?
C8.7 ¿Por qué están muy próximas la temperatura del punto
triple y el punto de congelación normal para la mayoría de las
sustancias?
C8.8 Conforme aumenta la presión a –45°C, el hielo I se
convierte en hielo II. ¿Cuál de estas fases tiene densidad más
baja?
C8.9 ¿Cuál es el origen físico de la diferencia de presión al
cruzar una interfase de la curva líquido–gas?
C8.10 ¿Por qué el punto triple de un diagrama P–T se
convierte en una línea triple en un diagrama P–V ?
C8.11 Dé una explicación a nivel molecular de por qué la
tensión superficial del Hg(l) no es cero.
Problemas
P8.1 En este problema, calcularemos la diferencia en el
potencial químico del hielo y el agua superenfriada, y del
vapor y el agua supercalentada todos a 1 atm de presión
mostrados esquemáticamente en la Figura 8.1. Para este
problema,
o
= 48.0 J mol –1 K –1 o
, = 70.0 J mol –1 K –1 , y
S HOs 2 ,
So
HOg 2 ,
= 188.8 J mol –1 K –1 .
S HOl 2 ,
a. ¿En cuánto excede el potencial químico del agua al del
hielo a 25.00°C?
b. ¿En cuánto excede el potencial químico del agua al del
vapor a 105.00°C?
P8.2 El diagrama de fases de NH 3
se puede caracterizar por
la siguiente información. Las temperaturas de fusión y
ebullición normales son 195.2 y 239.82 K, respectivamente
y la presión y temperatura del punto triple son 6077 Pa y
195.41 K. Los parámetros del punto crítico son 112.8 × 10 5
Pa y 405.5 K. Haga un esbozo del diagrama de fases P–T (no
necesariamente a escala) para el NH 3
. Sitúe un punto en el
diagrama de fases para las siguientes condiciones. Establezca
cuántas y qué fases están presentes.
a. 195.41 K, 1050 Pa d. 420 K, 130 × 10 5 Pa
b. 195.41 K, 6077 Pa e. 190 K, 6077 Pa
c. 237.51 K, 101325 Pa