1 Chimica Fisica Equilibrio Liquido-Vapore Universita degli Studi dellInsubria

2 Pressione di Vapore

© Dario Bressanini3 Distribuzione delle Velocità Le molecole del Liquido hanno una distribuzione di energia cinetica. Una frazione di molecole della superficie del liquido ha energia cinetica sufficiente per sfuggire allattrazione molecolare

© Dario Bressanini4 Distribuzione e Temperatura

© Dario Bressanini5 Pressione di Vapore Le molecole che rimangono hanno energia media minore, e quindi il liquido si raffredda. Del calore viene assorbito dallambiente, e altre molecole lasciano il liquido. Alcune delle molecole del gas colpiscono la superficie e ritornano nel liquido. Dopo un certo tempo, il numero di molecole che lasciano il liquido nellunità di tempo è uguale al numero di molecole che ritornano al liquido Si è instaurato un EQUILIBRIO DINAMICO

© Dario Bressanini6

7 Pressione di Vapore La pressione del gas in equilibrio con il liquido viene chiamata Pressione di Vapore

© Dario Bressanini8 Pressione di Vapore Se il recipiente è aperto, lequilibrio non viene mai raggiunto, e il liquido evapora Se il recipiente è chiuso, la pressione del gas aumenta sino ad arrivare al valore di equilibrio

© Dario Bressanini9 Pressione di Vapore e Volatilita Le sostanze volatili evaporano piu rapidamente Piu alta la temperatura, piu veloce levaporazione La Volatilita di una sostanza e correlata alle forze intermolecolari. Piu deboli sono le forze intermolecolari, piu veloce levaporazione. 0 o C 20 o C 30 o C Dietiletere Press. Vap (torr) Dietiletere Press. Vap (torr) Etanolo Etanolo Acqua Acqua

© Dario Bressanini10 Esperimento

© Dario Bressanini11 Esperimento

© Dario Bressanini12 Punto di Ebollizione Il liquido entra in ebollizione quando la pressione di vapore e uguale alla pressione esterna Il Punto di Ebollizione aumenta allaumentare della pressione. Punto di Ebollizione Normale: pressione = 1 atm Punto di Ebollizione Standard: pressione = 1 bar

© Dario Bressanini13 Pressione di Vapore Evaporazione: le molecole sfuggono dalla superficie Ebollizione: il gas si forma anche allinterno del liquido

© Dario Bressanini14 Ebollizione Solo quando la pressione di vapore raggiunge la pressione esterna, le bolle di vapore riescono a vincere la pressione e formarsi allinterno del liquido. E possibile far bollire un liquido aumentando la temperatura o diminuendo la pressione

© Dario Bressanini15 Ebollizione

© Dario Bressanini16 Denis Papin nel 1682 inventa la Pentola a Pressione, completa di valola di sfogo.Denis Papin nel 1682 inventa la Pentola a Pressione, completa di valola di sfogo. In una normale pentola, la temperatura dellacqua non supera mai i 100 °C. In una normale pentola, la temperatura dellacqua non supera mai i 100 °C. Nella pentola chiusa ermeticamente, lacqua evapora aumentando la pressione di vapore. Nella pentola chiusa ermeticamente, lacqua evapora aumentando la pressione di vapore. La temperatura dellacqua raggiunge i 120 °C e 2 Atm. La temperatura dellacqua raggiunge i 120 °C e 2 Atm. Pentola a Pressione

© Dario Bressanini17 Pressione di Vapore

© Dario Bressanini18 Ebollizione a Bassa Pressione Attenzione se cucinate in alta montagna!!

© Dario Bressanini19 Localita Altitudine (m) P.to Ebollizione H 2 O ( o C) Rimini Courmayeur Mt. Everest Ebollizione a Bassa Pressione

© Dario Bressanini20 Temperatura media: 218 K (-55 °C) Range: 140/300 K (-133/27 °C) Atmosfera: CO % N 2 2.7% N 2 2.7% Ar1.6% Ar1.6% O % O % H 2 O 0.03% H 2 O 0.03% Pressione media: 6 millibar MARTE I marziani non possono cucinare la pasta, a meno di usare la pentola a pressione!! Ebollizione a Bassa Pressione In queste condizioni lacqua è solida o gassosa. Nelle zone a pressione più alta, lacqua bolle a 10 °C.

© Dario Bressanini21 Temperatura Critica Se aumentiamo la temperatura di un liquido in un recipiente chiuso, la pressione di vapore aumenta. La densita del gas aumenta, sino a raggiungere quella del liquido Alla Temperatura Critica non vi è più separazione tra liquido e vapore. Il fluido possiede proprietà simili a quelle di un liquido Vapore Liquido

© Dario Bressanini22 Punto critico Al di sopra della temperatura critica si parla di Fluido Supercritico SostanzaT. Critica P. Critica (K) (atm) (K) (atm) Ammoniaca NH Argon, Ar CO Azoto, N Ossigeno, O Freon-12, CCl 2 F Acqua, H 2 O

© Dario Bressanini23 I fluidi supercritici sono solventi eccezionali. I fluidi supercritici sono solventi eccezionali. La CO 2 supercritica viene usata per estrarre la caffeina dal caffè per preparare il caffè decaffeinato. La CO 2 supercritica viene usata per estrarre la caffeina dal caffè per preparare il caffè decaffeinato. Lacqua per preparare un espresso è a °C e 9 AtmLacqua per preparare un espresso è a °C e 9 Atm Fluidi Supercritici Fluidi Supercritici