Cálculos Termodinâmicos e Equilíbrio Líquido-Vapor

ΔG V dP ΔG ΔG0 ΔVoP P0 ΔG300 ΔG298 ΔS dT 42 P 1 atm Tj 27315K ΔHj 6009 Jmol ρS 092 gcm³ ρL 100 gcm³ 2 De acordo com a equação de Clapeyron dP dT ΔH TΔV ΔH HLHs ΔHj ΔV VLVs Vs 180 gmol 092 gcm³ x 1 m³ 10⁶ cm³ 196 x 10⁵ m³mol Vl 180 gmol 100 gcm³ x 1 m³ 10⁶ cm³ 180 x 10⁵ m³mol ΔV VLVs 016 x 10⁵ m³mol Para seus vs dP dT ΔH TΔV dT T ΔV ΔH dP T1 P1 lnT2T1 ΔV ΔH ΔP assumindo ΔV e ΔH constantes T2 T1 e ΔV ΔP 27315 e 016x10⁵ m³mol x 45 atm x 101325 Pa 1 atm T2 27315 e 27315 x 099868 27279K ΔT T2T1 036 K b Área de contato A 0001 in x 3 in 0003 in² x 00254 m² 1 in² 1335 x 10⁶ m² m 150 lbm x 045353 kg 1 lbm 6804 kg P F A mg A 6804 x 981 1335 x 10⁶ 345 x 10⁸ Pa 0345 GPa c T 27315 e T1 2492 K 41 Para o equilíbrio líquidovapor quando este é tratado como um gás ideal dP dT ΔHv V T P RT ΔHv T dP P ΔHv R dT T² Integra 44 De acordo com a regra de Trouton ΔHv 30Tb 90 x 630 56700 Jmol A pressão de vapor em equilíbrio com Hg líquido a 630K temperatura de ebulição é de 1 atm A pressão de vapor do Hg l a 258K será lnP2P1 ΔHv R 1T2 1T1 56700 Jmol 8314 JmolK 1258 1630 12060 P2P1 e¹²⁶⁰ 5785 x 10⁶ P2 1 atm x 5785 x 10⁶ 58 x 10⁶ atm 45 Seja πe a pressão de vapor dágua em equilíbrio com água líquida e πi a pressão do vapor dágua em equilíbrio como líquido quando a pressão total sobre o água é PT Patm Pvapor PT πe De acordo com 419 RT lnππe VL PT 46 a Para o zinco líquido a pressão de vapor de Zn em equilíbrio é dada por ln Patm 15246T 1255 ln T 2179 a expressão no enunciado está incorreta A 87315 K ln P 417 P 1545102 atm a pressão na coma de destilação deve ser mantida abaixo de 15102 atm b ln P 15246T 1255 ln T 2179 dln P 15246 dTT² 1255 dTT 15246 1255 T d1T 15246 1255 T d1T Da eq 416 ΔHv R15246 1255 T 831415246 125587315 ΔHv 1176 kJmol 47 A uma temperatura Tflus T Tebulição a entalpia de vaporização da fase líquida pode ser obtida de Agl T ΔHvT Agg T ΔHf ΔH2 ΔHvT ΔHf 255000 ΔHf 255000 Jmol independente da temperatura Portanto ΔHvT ΔHf 255000 ΔH2 255000 Jmol independente da temperatura Para o equilíbrio líquidovapor dln P ΔHvR d1P então PΔHv constante lnPP ΔHvR 1T2 1T1 Seja P1 P e T1 T Então P P1 e eΔHvR 1T2 1T1 P 1 atme2550008314 1T 12450 274340 e306871T ou ln P 1252 306871T 48 Pressão de vapor do Zn em equilíbrio com Zns ln Patm 15246T 0755 ln T 1925 1 Znl ln Patm 15246T 1255 ln T 2179 2 a ln 1 15246T 1255 ln T 2179 0 T 11807 K 9076C de acordo com o valor experimental b No ponto triplo o pressão de vapor do Zn em equilíbrio com Zns e Znl é a mesma Portanto igualando 1 e 2 e resolvendo numericamente para T resulta T 6952 K P 236104 atm c Znl Znv dln P 15246 dTT² 1255 dTT 15246 1255 T d1T ΔHv 8314152461255 T No ponto da ebulição T 11807 K e ΔHv 1144 kJmol d Zns Znl ΔHf ΔHfs ΔHv ΔHf Znl ΔHf Znv Mes dHfsv 831415755 0755 T ΔHfv 831415246 1255 T ΔHf 8314 15755 0755 T 15246 1255 T 8314509 05 T 712 Jmol pT 6952 K e Na temperatura do ponto triplo nas qual os expressões 1 e 2 os válidas simultaneamente a entalpia de fuso pode ser obtida de ΔHfTt TfTt Cs dT ΔHfTf TtTf Cl dT Tt temperatura do ponto triplo Tf temperatura normal do fuso 49 De acordo com a equação de ClausiusClapeyron para o equilíbrio entre um líquido e seu vapor lnP2P1 ΔHvR 1T2 1T1 estados 1 T1300K P12atm nV1 nº de mols do vapor no estado 1 estados 2 P22atm T2 nV2 1T2 1T1 RΔHv lnP2P1 1300 8314ΔHv ln2 T24586K Então 24618 LV1 1 18816 LV2 1 O volume total do recipiente é constante e igual a 1 L Então para ambos estados nV1V1 nE1VE1 1 vapor líquido Então nV1V1 nE1VE1 1 nV2V2 nE2VE2 1 Dividindo pelo número total de mols n1 xV1V1 xE1VE1 1 onde xV1 xE1 1 xV2V2 xE2VE2 1 onde xV2 xE2 1