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Equação de Clausius-Clapeyron, Notas de aula de Físico-Química

A equação de clausius-clapeyron, que relaciona a temperatura de equilíbrio com a pressão ou a variação da pressão de equilíbrio com a temperatura em processos de transição de fase. O documento também explica como integrar a equação para obter valores de calor de vaporização ou sublimação molar.

Tipologia: Notas de aula

2024

Compartilhado em 15/04/2024

bianca-silva-custodio
bianca-silva-custodio 🇧🇷

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Equação de Clausius -
Clapeyron
LEILA CRISTINA MAGALHÃES
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pfd

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Baixe Equação de Clausius-Clapeyron e outras Notas de aula em PDF para Físico-Química, somente na Docsity!

Equação de Clausius -

Clapeyron

LEILA CRISTINA MAGALHÃES

 A Equação de Clapeyron mostra a dependência quantitativa da

temperatura de equilíbrio com a pressão ou a variação da pressão de

equilíbrio com a temperatura:

Δ 𝑣ҧ

ҧ 𝑆

ou

ҧ 𝑆

Δ 𝑣ҧ

Integração da Equação de

Clapeyron – Equílibrio líquido – gás :

ⅆ𝑝

ⅆ𝑇

=

Δ𝐻

𝑇

ത 𝑉 𝑔

ത 𝑉 𝑙

 ∆H é o calor de vaporização molar da transição.

 Na maioria dos casos:

ത 𝑉 𝑔

ത 𝑉 𝑙

ത 𝑉 𝑔

, admitindo que o gás é ideal:

ത 𝑉 𝑔

=

𝑅𝑇

𝑝

 Substituindo na equação de Clapeyron:

ⅆ ln 𝑝

ⅆ𝑇

=

Δ𝐻 𝑣𝑎𝑝

𝑅𝑇

2

Equação de Clausius – Clapeyron

ln

𝑝 𝑓

𝑝 𝑖

= −

∆𝐻 𝑉𝑎𝑝

𝑅

1

𝑇 𝑓

1

𝑇 𝑖

ҧ 𝑆

Integração da Equação de

Clapeyron – Equílibrio sólido – gás :

ⅆ𝑝

ⅆ𝑇

=

Δ𝐻

𝑇

ത 𝑉 𝑔

ത 𝑉 𝑠

 ∆H é o calor de sublimação molar da transição de fase.

 Na maioria dos casos:

ത 𝑉 𝑔

ത 𝑉 𝑠

ത 𝑉 𝑔

, admitindo que o gás é ideal:

ത 𝑉 𝑔

=

𝑅𝑇

𝑝

 Substituindo na equação de Clapeyron:

ⅆ ln 𝑝

ⅆ𝑇

=

Δ𝐻 𝑠𝑢𝑏

𝑅𝑇

2

Equação de Clausius – Clapeyron

ln

𝑝 𝑓

𝑝 𝑖

= −

∆𝐻 𝑠𝑢𝑏

𝑅

1

𝑇 𝑓

1

𝑇 𝑖

ҧ 𝑆

É necessário construir um

gráfico de acordo com a

Equação de Clausius

Clapeyron:

ln

ln (pf/pi)

1/T (K
  • 1 )

1 passo:

Completar a

Tabela

(Equação de

Clausius -

Clapeyron)

ln

𝑓

𝑖

𝑉𝑎𝑝

𝑓

𝑖

Admitindo a pi igual à 1 atm.

T (°C) p (atm) ln (pf/pi) 1/ T (K

- 1

)

24,6 0,1122 - 2,1874 3,36 E - 3

38,8 0,2088 - 1,5663 3,21 E - 3

54,2 0,4026 - 0,9098 3,05 E - 3

66,7 0,6393 - 0,4474 2,94 E - 3

3 Passo: Determinar o ∆𝐻 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎çã𝑜:

  • Obter a equação da reta:

y = - 4137,1 x + 11,

  • Comprando a equação da reta com a equação

de Clausius – Clapeyron:

ln

𝑓

𝑖

𝑉𝑎𝑝

𝑓

𝑖

  • O coeficiente angular é igual à:

𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 = −

∆𝐻

𝑅

  • Assim:

∆𝐻 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑖𝑧𝑎çã𝑜

= 34395 , 85 𝐽/𝑚𝑜𝑙

Usando o gráfico para determinar o

coeficiente angular:

 Construção em papel milimetrado

Construção e análise de gráficos com

planilha eletrônica

 Construção de gráficos com planilha eletrônica

As planilhas eletrônicas constituem a melhor maneira de se construir e analisar

gráficos. Vários são os programas que podem ser usados, tais como: Excel,

Origin, Qtiplot, dentro outros.

T (°C) p (atm) 1/ T (K

- 1

) ln (pf/pi)

24,6 0,1122 3,36E- 03 - 2,

38,8 0,2088 3,21E- 03 - 1,

54,2 0,4026 3,05E- 03 - 0,

66,7 0,6393 2,94E- 03 - 0,