Canvis d’estat de substàncies pures

Presentación del tema: "Canvis d’estat de substàncies pures"— Transcripción de la presentación:

1 Canvis d’estat de substàncies pures
Tema 5 Canvis d’estat de substàncies pures

2 Equilibris Mecànic Tèrmic Material Equilibri de fases Equilibri químic
Gasos Sòl/líquid En dissolució Mecànic Tèrmic Material Equilibri de fases Equilibri químic

3 Equilibris Mecànic Tèrmic Equilibri químic Material Equilibri de fases
Gasos Sòl/líquid En dissolució Equilibri químic Material Equilibri de fases

4 CONTINGUT 1.- Conceptes bàsics. Fases i transicions de fases. 2.- Equilibri líquid-vapor. Corbes de pressió de vapor. 3.- Diagrames de fases.

5 1 CONCEPTES BÀSICS. FASES I TRANSICIONS DE FASES.
Sistema homogeni: sistema al llarg del qual cada propietat macroscòpica intensiva és constant. Fase: Porció homogènia d’un sistema. Sistema heterogeni: Sistema format per dos o més fases. Només un component (substància pura) Diversos components

6 Transició de fase: Conversió d’una fase en una altra.
Gas Líquid Sòlid Sublimació Vaporització Fusió Condensació Congelació Deposició

7 2 EQUILIBRI LÍQUID-VAPOR. CORBES DE PRESSIÓ DE VAPOR. ß
Sistema obert Sistema tancat Quan la velocitat d’evaporació iguala la velocitat de condensació ß Equilibri entre les fases H2O (l) « H2O (g) Pressió del gas constant Equilibri dinàmic

8 Pressió de vapor d’un líquid: pressió exercida pel seu vapor quan els estats líquid i gasós estan en equilibri dinàmic. Substàncies Volàtils Pvapor alta a Tamb No volàtils Pvapor baixa a Tamb

9 Corbes de pressió de vapor
Com varia la pressió de vapor amb la temperatura? a) Èter dietílic, b) benzè, c) aigua, d) toluè, e) anilina Corbes de pressió de vapor

10 És possible la formació de bombolles de vapor a l’interior del líquid.
Quan bull un líquid? Quan Pvap = Pext És possible la formació de bombolles de vapor a l’interior del líquid. Punt d’ebullició Punt d’ebullició normal: temperatura a la qual la pressió de vapor del líquid és igual a la pressió d’1 atm.

11 Lectura alternativa de les corbes:
El punt d’ebullició d’un líquid varia amb la pressió 23.8 25

12 Kilimanjaro (Tanzània) 5895 m d’altitud, P = 350 mmHg
Conseqüències Kilimanjaro (Tanzània) 5895 m d’altitud, P = 350 mmHg Teb (aigua) = 79ºC

13 Aplicacions Olla ràpida P » 2 atm ß Teb (aigua) » 120ºC Temps de cocció més ràpids

14 La corba ens informa de situacions d’equilibri líquid-gas.
3 DIAGRAMES DE FASES. Corba de pressió de vapor d’un líquid (la pressió del vapor que està en equilibri amb el líquid a una certa T) La corba ens informa de situacions d’equilibri líquid-gas. Corba d’equilibri entre fases Cada punt ens dóna una parella de valors (P, T) per als quals existeix equilibri Si, a una certa P, T > Teb : La fase més estable és el gas. Si, a una certa P, T < Teb : La fase més estable és el líquid. Gas Líquid

15 Diagrama de fases per a l’aigua
Tfus normal Teb normal Línia OC: Corba de l’equilibri líquid « gas (corba de Pvap) Línia OD: Corba de l’equilibri sòlid « líquid Línia OA: Corba de l’equilibri sòlid « gas

16 Punt O: Punt triple (coexisteixen les tres fases en equilibri)
PPT y TPT són característiques de cada substància (aigua: PPT = 4.58 mmHg; TPT = 0.01ºC) PR: sòlid ® fusió ® líquid ® vaporització ® gas Quan P < PPT Þ ST: sòlid ® sublimació ® gas

17 Sublimació: Aplicacions
Liofilització: deshidratació a baixa pressió Congelar cafè mòlt Disminuir la pressió L’aigua sòlida passa a aigua gas, que s’elimina. Avantatges: * Evita l’assecatge per escalfament (destruiria molècules del sabor) * Evita que es faça malbé (en absència d’aigua no creixen bacteris)

18 Utilitat: efectes de fum i boira
Diagrama de fases per al CO2 Corba punt fusió: Pendent positiu Com PPT > 1 atm Sublima Utilitat: efectes de fum i boira CO2 (s): gel sec

19 C: punt crític Ascendint per la corba L«G
Característic de cada substància (aigua: Tc = 374ºC, Pc = 218 atm) Ascendint per la corba L«G Augmenta rgas i disminueix rlíq En C: rgas = rlíq

20 Més enllà del punt crític
ß Fluid supercrític Conseqüència: Per a T > Tc la substància gasosa no es pot liquar, per més pressió que apliquem. [p.ex.: Tc (O2) = -118ºC. A Tamb és impossible liquar-lo]. Aplicació: CO2 supercrític s’utilitza per extraure la cafeïna del cafè.