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CAMBIAMENTI DI STATO Antonio Ballarin Denti

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Presentazione sul tema: "CAMBIAMENTI DI STATO Antonio Ballarin Denti"— Transcript della presentazione:

1 CAMBIAMENTI DI STATO Antonio Ballarin Denti

2 CAMBIAMENTI DI STATO CALORE LATENTE DI FUSIONE CALORE LATENTE DI VAPORIZZAZIONE PRESSIONE O TENSIONE DEL VAPOR SATURO Solido-Liquido Liquido-Vapore Solido-Vapore CALORE DI SUBLIMAZIONE -UMIDITÀ RELATIVA (H 2 O) -EBOLLIZIONE PRESSIONE O TENSIONE DEL VAPOR SATURO

3 EQUAZIONE DI CLAPEYRON P V V1V1 V2V2 (T-dT) (T) AB CD p p-dp fusione Applichiamo il ciclo di Carnot ad una massa unitaria di sostanza solida a temperatura T e pressione p V 1 V 1 volume specifico del solido V 2 V 2 volume specifico del liquido

4 Otteniamo quindi lEQUAZIONE DI CLAPEYRON Per le sostanze in cui il volume specifico del liquido è maggiore di quello del solido, un aumento di pressione provoca un aumento della temperatura di fusione Il lavoro totale del ciclo è: rendimento calore latente di fusione

5 P V V1V1 V2V2 (T+dT) (T) C D ABB A vaporizzazione Applichiamo il ciclo di Carnot alla vaporizzazione di un liquido ABCD coincide con ABCD a meno di infinitesimi di ordine superiore

6 Per una massa unitaria vale: Trascurando V 1 in confronto a V 2 e ponendo: Lequazione di Clapeyron diventa: q T è il calore di vaporizzazione. Si ha:

7 Da cui: Che mostra la dipendenza della tensione di vapore dalla Temperatura Se q T = f(T) si avrebbe Posto q T = λ = costante. Si ha, integrando

8 LA REGOLA DELLE FASI DI GIBBS In un sistema termodinamico composto da n componenti indipendenti ed f fasi, il numero dei parametri relativo agli stati di equilibrio del sistema, ovvero il numero delle variabili di stato (gradi di libertà) è dato da:

9 Esempio 1. Quando un liquido è in presenza del suo vapore n = 1 f = 2 φ = = 1 pressione Il parametro è, ad esempio, la pressione. (la temperatura resta invariabilmente determinata come quella del vapore saturo alla pressione data). Finita levaporazione: f=1φ=2 f=1 e φ=2 (p e T sono variabili indipendenti)

10 Esempio 2. Soluzione di sale in acqua n = 2 f = 1 φ = = 3 Parametri:-PRESSIONE;-TEMPERATURA;-CONCENTRAZIONE DELLA SOLUZIONE DELLA SOLUZIONE. Abbassando la temperatura, la soluzione diventa satura f = 2 φ = 2. e si depongono cristalli di sale, f = 2 e φ = 2. c(T). Fissando la pressione c(T). Esempio 3. n = 1 f = 1 φ = = 2 2 parametri indipendenti (T,V) (p, V) (p, T) (T,V) o (p, V) o (p, T)

11 Elemento chimico definito in forma solida, liquida e gassosa. Esempio 4. n = 1 f = 3 φ = = 0 Non si possono variare i parametri del sistema che, in condizioni di equilibrio, sono fissati. Le tre fasi coesistono solo per un valore ben determinato di p e T

12 Nel caso dellH2O, AB è la curva del vapore saturo e lungo di esso vapore e liquido sono in equilibrio

13 CALORI LATENTI q T Durante un cambiamento di fase il calore latente q T è dato da: Calore assorbito o emesso Massa del sistema Poiché i cambiamenti di fase sono sempre associati a cambiamenti di volume, si compie o si assorbe un certo lavoro:

14 q T Possiamo scrivere q T come: Il calore latente di cambiamento di stato è dato dalla differenza delle entalpie del sistema nelle due fasi. Lenergia interna varierà allora come:


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