1.14.74: Vaporización

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Page ID: 80477

Michael J Blandamer & Joao Carlos R Reis
University of Leicester & Faculdade de Ciencias

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Una sustancia química dada\(j\) puede existir en las fases I y II. Para la fase I,

\[\mathrm{U}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{I})=\mathrm{H}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{I})-\mathrm{p} \, \mathrm{V}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{I}) \label{a}\]

\(\mathrm{U}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{I}), \mathrm{~H}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{I}) \text { and } \mathrm{V}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{I})\)son la energía termodinámica molar, entalpía y volumen respectivamente de sustancia química\(j\) en fase I a presión\(\mathrm{p}\). La sustancia química también\(j\) puede existir en la fase II a la misma presión\(\mathrm{p}\).

\[\mathrm{U}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{II})=\mathrm{H}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{II})-\mathrm{p} \, \mathrm{V}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{II}) \label{b}\]

Las ecuaciones\ ref {a} y\ ref {b} son bastante generales. En una aplicación importante identificamos la fase II como la fase vapor que suponemos que tiene las propiedades de un gas perfecto. La Fase I es el estado líquido. Para el proceso `líquido → vapor' (es decir, vaporización) a temperatura\(\mathrm{T}\),

\[\Delta_{\text {vap }} \mathrm{U}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~T})=\Delta_{\mathrm{vap}} \mathrm{H}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~T})-\mathrm{p} \,\left[\mathrm{V}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~g})-\mathrm{V}_{\mathrm{j}}^{*}(\ell)\right]\]

Pero a temperatura\(\mathrm{T}\),\(\mathrm{V}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~g})-\mathrm{V}_{\mathrm{j}}^{*}(\ell) \gg 0\) También por un mol de un gas perfecto,\(\mathrm{p} \, \mathrm{V}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~g})=\mathrm{R} \, \mathrm{T}\).

Por lo tanto,

\[\Delta_{\text {vap }} \mathrm{U}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~T})=\Delta_{\text {vap }} \mathrm{H}_{\mathrm{j}}^{*}(\mathrm{~T})-\mathrm{R} \, \mathrm{T}\]

\(\Delta_{\text {vap }} \mathrm{H}_{\mathrm{j}}^{\mathrm{N}}(\mathrm{T})\)se obtiene de la dependencia de la presión de vapor sobre la temperatura; ver Ecuación Clausius - Clapeyron. De ahí que se obtenga la energía termodinámica molar de vaporización.