Serie 2

SERIE 2
EQUILIBRIO DE FASES: Sistemas de un solo componente
Conocimientos previos
Diagramas de equilibrio de fases.
Punto de ebullición y de fusión.
Punto crítico y punto triple.
Presión de vapor, ecuación de Clausius Clapeyron.
Humedad relativa
En caso de ser necesario, buscar datos en los diagramas de fase; o en las Tablas de
presión de vapor en función de la temperatura.
1) Definir: a) temperatura de ebullición y temperatura de ebullición normal

b) temperatura de fusión y temperatura de fusión normal
c) Punto triple
d) Punto crítico.
2) Representar en un diagrama de Andrews (P-V) las isotermas para una sustancia gaseosa
que puede condensar.
Explicar qué diferencias existen entre fase gaseosa, gas y vapor.
3) Analizar los enunciados y determinar si son correctos o no:

a) La temperatura crítica del H2 es –240°C y la del O2 es –119°C, esto indica que las
fuerzas de atracción entre las moléculas de H2 son mayores que las que existen entra las
moléculas de O2.
b) La temperatura crítica del agua es 374°C, por lo tanto, a 200°C la densidad del agua en
estado líquido es mayor que la del agua en estado gaseoso.
4) Observe y compare los diagramas de fase para el CO2 y el H2O. Explique a qué se
debe la deferencia observada en las pendientes de los equilibrios sólido-líquido.
Indique qué cambios podrá observar para ambas sustancias si:
a) El sistema evoluciona desde –10°C hasta 110°C a:
I) presión constante de 1 atm
II) presión constante de 6 atm.
b) El sistema evoluciona aumentando la presión desde 1 atm hasta 80 atm a:
III) temperatura constante de –1°C.
IV) temperatura constante de 50°C.
5) a) Defina que es la presión de vapor.

b) Escriba la ecuación diferencial de Clapeyron para los equilibrios S-V y L-V. Explique cada
término.
c) Escriba y compare la ecuación integrada de Clausius-Clapeyron para los equilibrios S-V
y L-V. In dique las aproximaciones o suposiciones realizadas para obtenerlas.
6) Para el hidrógeno se conocen los siguientes datos: punto de ebullición normal: 20,38 K,
-2
punto de fusión normal: 14,01 K, punto triple: 13,95 K y 7.10 atm, punto crítico: 33,19 K y
-3
33,2 L/Kg a 13 atm, presión de vapor del sólido a 10 K: 1.10 atm.
a) Marcar los datos dados en el diagrama de fases correspondiente a la sustancia y en un
diagrama de Andrews.
b) Comparar ambos diagramas, indicando similitudes y diferencias entre ellos.
c) Comparar la densidad del sólido con la del líquido utilizando el diagrama correspondiente.
7) Se tiene un cilindro provisto de un pistón que forma una cámara conteniendo vapor de
agua y agua hirviendo en el punto de ebullición normal del agua. Se quiere que en cada
fase haya el 50% de las moléculas totales. Calcular la relación de volúmenes entre ambas
fases. Suponer que el gas tiene comportamiento ideal.
3
Datos: δH2O (l) a la temperatura de ebullición normal: 0.958 g/cm .
Rta: Vg/Vl = 1628.
8) En un recipiente completamente vacío de 1,00 L a 54°C, se inyecta una gota de agua
3
(0,050 cm ). Si se mantiene la temperatura del sistema a 54°C, calcular:
a) la presión final en mm de Hg.
b) la masa de agua líquida que queda cuando se haya establecido el equilibrio.
3
Datos: δH2O (l) a 54°C: 0,9862 g/cm .
Rta: a) 55,8 mm de Hg; b) nada.
9) ¿Cuál será el mínimo volumen que puede medir un recipiente en el que a 20°C se inyecta
3
una gota (0,050 cm ) de propanol (l) (CH3CH2CH2OH) para obtener un sistema monofásico a
80°C?
3 0
Datos: δ propanol: 0,8044 g/cm ; P v propanol a 40°C: 50,2 mm de Hg; ΔHv propanol: 45,4 kJ/mol.
3
Rta: 40,7 cm .
10) La presión de vapor del hielo a 0°C y a –20°C es de 4,579 y 0,776 Torr respectivamente.
Calcular la entalpía de sublimación del agua.
Rta: ΔHS: 50,97 kJ/mol.
11) Calcular la humedad relativa en un sistema que contiene aire con vapor de agua si a
54°C la presión del vapor de ese sistema, que no se encuentra en equilibrio, es de 45 mm de
Hg.
Rta: 40%.
12) Se quiere recoger oxígeno a una presión de 732 mm de Hg por desplazamiento de agua
en un día que se registra una presión barométrica de 742 mm de Hg. Determinar la
temperatura del agua.
Rta: 11,3°C
13) Una muestra de 370 cm3 de oxígeno se recogió sobre agua a 15°C y una presión
barométrica de 0,992 atm. ¿Qué volumen ocuparía esta muestra seca en CNPT?
3
Rta: 342 cm .
Anexo Serie 2: Gráficos
Diagrama de fases del agua
Diagrama de fases del dióxido de carbono

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EQUILIBRIO DE FASES: Sistemas de un solo componente

1) Definir: a) temperatura de ebullición y temperatura de ebullición normal

3) Analizar los enunciados y determinar si son correctos o no:

5) a) Defina que es la presión de vapor.

Diagrama de fases del agua

Diagrama de fases del dióxido de carbono

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